EP0351429A1 - Rotation speed regulator for heat engine - Google Patents

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EP0351429A1
EP0351429A1 EP88901157A EP88901157A EP0351429A1 EP 0351429 A1 EP0351429 A1 EP 0351429A1 EP 88901157 A EP88901157 A EP 88901157A EP 88901157 A EP88901157 A EP 88901157A EP 0351429 A1 EP0351429 A1 EP 0351429A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
input
speed
differential mechanism
output
electric motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP88901157A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP0351429A4 (en
Inventor
Anatoly Vasilievich Kozlov
Jury Fedorovich Khaimin
Grigory Yakovlevich Vainshtein
Vladimir Ivanovich Marakin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NAUCHNO-PROIZVODSTVENNOE OBIEDINENIE PO TOPLIVNOI APPARATURE DVIGATELEI
Original Assignee
NAUCHNO-PROIZVODSTVENNOE OBIEDINENIE PO TOPLIVNOI APPARATURE DVIGATELEI
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NAUCHNO-PROIZVODSTVENNOE OBIEDINENIE PO TOPLIVNOI APPARATURE DVIGATELEI filed Critical NAUCHNO-PROIZVODSTVENNOE OBIEDINENIE PO TOPLIVNOI APPARATURE DVIGATELEI
Publication of EP0351429A4 publication Critical patent/EP0351429A4/en
Publication of EP0351429A1 publication Critical patent/EP0351429A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/64Compensating the speed difference between engines meshing by a differential gearing or the speed difference between a controlling shaft and a controlled shaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • F02D31/007Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D31/00Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
    • F02D31/001Electric control of rotation speed
    • F02D31/007Electric control of rotation speed controlling fuel supply
    • F02D31/009Electric control of rotation speed controlling fuel supply for maximum speed control

Definitions

  • the present invention relates to heat machines, in particular a speed controller of a heat machine.
  • the most important parameters of the technical level of a machine unit with a heating machine are the reliability, the performance, the economy in fuel consumption, the quality of operations to be carried out by the machine unit, the smoke formation and toxicity of the exhaust gases in transitional states, the operational activity of the driver and the foot pedal force of the machine unit to attribute the adaptability of the heat machine to different types of fuel, high mountain conditions, low ambient temperatures and other parameters.
  • the listed parameters depend to a significant extent on the static and dynamic characteristics of the speed controller of the heating machine.
  • various types of correction devices and mechanisms are installed on the mechanical controllers.
  • these controllers are equipped with special electrical drive devices, including an electric reversing motor for setting a speed of the heating machine, with electromagnets for limiting and switching off the fuel delivery, and an electromagnetic device for enriching the fuel to be delivered when the heat engine starts, with an electro-hydraulic valve which is intended to overlap the fuel delivery in the fuel system for the emergency shutdown of the heat machine.
  • electrical speed controllers of a heating machine which offer extensive possibilities for increasing the degree of automation in the control of the heating machine by means of a uniform one used in these speed controllers.
  • electrically driven actuating device by means of which the position of the fuel metering element of the heating machine is adjusted.
  • the form of the work program of the controller, the static, dynamic and functional properties belonging to it, depend on the intended use of the machine unit, the operating conditions of the machine unit, the type of load, the type of work to be carried out and a number of other factors that are related to one or the other , technological operations to be carried out by the machine unit.
  • a large group of electrical speed controllers for heating machines is known, which are constructed on the basis of an electric actuator for positioning with alternating armature movement direction and an actual electric drive which is associated with a Fuel metering element of the heating machine is kinematically coupled and electrically connected to a unit for comparing the actual speed of the heating machine with the target speed, a device for creating a control program for the heating machine, a former for generating a signal with which the electric drive is controlled.
  • the electric drive can be used as a torque motor or proportional magnet (symposium materials from R. Bosch, FRG, published on May 16, 1984 (Moscow); K. Zimmermann's report “State of the art of Bosch diesel equipment", see Fig. 17 and 22 ) or as a stepper motor (symposium materials from Friedmann-Meier, Austria, published on April 16, 1984 (Leningrad): F. Paschke's report "Development of the electronic controller", pp. 4 to 5, Fig. 17).
  • the whole enumerated group of the electric positioning drives, whose armature direction of movement alternates during the regulation are to be considered as electric motors
  • the regulation process of the speed of the heating machine proceeds as follows.
  • a steady state when the speed of the heating machine is equal to the target speed, no control signal appears at the output of the unit to compare these speeds.
  • the motor armature and the fuel metering element connected to it are in equilibrium, which corresponds to the steady load of the heating machine.
  • a signal proportional to the difference in the speeds to be compared appears at the output of the comparison unit, which signal is fed to the electric motor via the former to generate a signal intended for controlling the electric motor becomes.
  • the fuel metering device is in brought such a new position, in which the running speed and the target speed of the heating machine become the same.
  • the controller with electrical positioning b e-sit a low utilization efficiency of the power output. This is due to the fact that in the steady state of the heating machine, when the fuel metering device and the associated armature of the electric motor are at a standstill, the electric motor runs in a mode which is close to the braked state of its armature, which is characterized by a low efficiency.
  • variable-directional direction of the magnetic armature flux of the electric motor and the hysteresis associated with it when the armature is remagnetized necessitate the presence of a zone in which the latter is insensitive to the magnetic flux, which reduces the accuracy in controlling the position of the fuel metering element, which is why Characteristic values of the dynamic characteristic curves for regulating the speed of the heating machine (e.g. instability of the speed of the heating machine, over-regulation and transition time) as well as the static characteristic curves, i.e. the external flow rate-speed control characteristic curve and the flow rate-speed partial control curve characteristics of the heating machine, deteriorate.
  • the dynamic characteristic curves for regulating the speed of the heating machine e.g. instability of the speed of the heating machine, over-regulation and transition time
  • static characteristic curves i.e. the external flow rate-speed control characteristic curve and the flow rate-speed partial control curve characteristics of the heating machine, deteriorate.
  • an external flow rate-speed control characteristic curve and flow rate-speed partial control characteristic curves are generated with a certain slope, in which a stable mode of operation of the heating machine is ensured in the entire range of speeds and loads.
  • the speed of the heating machine changes accordingly.
  • the size of the heat changes when changing from one load state of the heating machine to another machine applied load evaluated.
  • Reg - ler provided with a channel for the position control of the Kraftstoffdosierrorgans.
  • this channel the position of the fuel metering device is measured with the aid of an inductive position sensor (in general, capacitive, photoelectric and other position sensors can also be used), which is connected directly to the fuel metering device and connected via a converter to the device for creating the control program of the heating machine is.
  • the control signal is thus generated according to a linear parameter, the measurement of which with the aid of the sensors of the type mentioned results in a low measurement accuracy as a result of a considerable measurement error.
  • even the presence of the channel for the position control of the fuel metering device offers no possibility of forming an external speed control characteristic curve and speed partial control characteristic curves with the desired accuracy.
  • a speed controller of a heating machine which has a differential mechanism, the first input shaft of which is kinematically connected to an electric motor rotating in one direction, the second input shaft of which is driven by the heating machine and the output shaft of which is kinematically coupled to the fuel metering element of the heating machine , a channel for the speed control of the electric motor, in which channel the tachometer of the first input shaft of the differential mechanism is connected to the input of the device for generating a control signal, the output of which is connected to the electric motor and the setpoint input of which is connected to the output of a device for generating the speed control program of the electric motor which has a setpoint input has, and a channel for the correction of the speed of the electric motor depending on the speed of the heating machine, wherein in the correction channel, the tachometer of the second input shaft of the differential mechanism is connected on the output side to the input of a differentiating unit, the output of which is connected to the correcting input of the device
  • the input shafts of the differential mechanism are driven in opposite directions by the heating machine and the electric motor. If the speeds of the shafts are the same, the output shaft of the differential mechanism and the fuel metering element connected to it remain immobile. With a change in the load of the heating machine or when the predetermined speed of one of the input shafts changes, the output shaft rotates and shifts the fuel metering element into a position which corresponds to the new load or speed operation of the heating machine and in which the speeds of the input shafts become equal to one another.
  • the presence of the differential mechanism in the controller to be considered makes it possible to use an electric motor in which the direction of rotation is not alternating but one-sided.
  • the role of the main feedback in the controller is played by a mechanical gear from the heat machine shaft to the input shaft of the differential mechanism.
  • the controller described shows not only the high reliability, the low energy consumption of the electric drive and the simple design, but also high dy Named control quality parameters of the speed of the heating machine. This is due to the fact that the speed of the heating machine with the described controller and the accuracy of maintaining the speed is determined by the target speed of the electric motor and by the accuracy of the stabilization of the latter in the speed control channel of the electric motor.
  • the tachometer of the second input shaft of the differential mechanism is connected to the correction input of the control signal generating unit via a differentiating unit.
  • the type of controller dealt with is based on the integral control law, so that it has advantages over the controllers described earlier. Since an electric motor with one-sided direction of rotation is used in this controller, no hysteresis occurs when the magnetic flux in the armature is directed in one direction. This avoids the insensitivity zone for the magnetic flux in the controller, which is observed in the controllers described earlier. Therefore, the dynamic characteristics of the controller discussed last have better control quality parameters for the speed of the heating machine.
  • This type of controller has better static characteristic curves than the ones described above, because the outer flow rate-speed control characteristic curve and the flow rate-speed partial control characteristic curves, which are formed by this controller, have the zero steepness that is particularly required for the use of the heating machine as a component of such machine units. as they are diesel-electric units, agricultural tractors, harvesters and transport machines.
  • this controller With the help of this controller, the zero steepness of the delivery rate-speed control characteristic curves of the heating machine is ensured, but there is no possibility of providing information about the load on the heating machine, which relates to the speed deviation of the latter, so that it becomes impossible to form the external control characteristic and the partial control characteristics according to a law which depends on the load on the heating machine.
  • the invention has for its object to provide a D rehierereglereiner heat engine, wherein the generation is made a signal for the position control of the Kraftstoffdosierorgans for such a parameter indicating the formation of an outer flow-speed control characteristic curve and of flow-speed part of ruled lines of the Guaranteed heating machine according to a law that depends on the load on the heating machine.
  • the speed controller of a heating machine the differential mechanism, the first input shaft of which is kinematically coupled to an electric motor with one-sided direction of rotation and the second input shaft of which is driven by the heating machine, the output shaft being kinematically coupled to the fuel metering element of the heating machine
  • a speed control channel of the electric motor in which the tachometer of the first input shaft of the differential mechanism is connected on the output side to the input of a device for generating a control signal, the output of which is connected to the electric motor and the setpoint input is located at the output of a device for creating the speed control program , which has an input for the input of a soli value signal, and contains a channel for speed correction of the electric motor depending on the speed of the heating machine, in which the tachometer of the second
  • the input shaft of the differential mechanism is connected on the output side to the input of a differentiating unit, the output of which lies at the correction input of the device for generating a control signal for the speed control channel of the
  • the device for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism includes a unit for determining a temporal coordinate shift of the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and a computer, one of which has an input at the output of the unit Determination of a temporal coordinate shift lies between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and the other inputs of which are connected to the outputs of the tachometers of the first and second input shafts of the differential mechanism.
  • the computer of the speed controller contains a multiplier and a summator, the output of which is connected to one of the inputs of the multiplier. is.
  • gear shaft of the differential mechanism contains a flip-flop and a clock pulse counter connected in series therewith.
  • the speed controller of the heating machine generates a control signal, by means of which the position of the fuel metering element is controlled after the coordinate detuning between the angular positions of the input shafts of the differential mechanism.
  • Kinematic properties of the differential mechanism are such that when the coordinates of the angular positions of the input shafts of the latter change, the coordinate of the output shaft of the differential mechanism changes proportionally. Since the output shaft is kinematically coupled to the position of the Kzaftstoffdosierorgangs, the latter assumes an associated position.
  • the fuel metering element assumes a position which corresponds to the load on the heating machine. Therefore, by measuring a coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts from their output coordinate values, information about the load on the heating machine can be obtained.
  • the detuning amount of the coordinates of the angular positions of the input shafts of the differential mechanism is constantly changed. Therefore, in order to ensure an uninterrupted generation of the control signal for the position of the fuel metering device, the measurement of the coordinate detuning with each revolution of the input shaft of the Differential mechanism made.
  • the computer which serves as a component of the device for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts of the differential mechanism, adds the speeds of the input shafts of the differential mechanism in digital form and multiplies the result thus obtained by the temporal coordinate shift between the angular positions of the input shafts .
  • the speed controller 1 (FIG. 1) of a heating machine contains an electric motor 2 with one-sided direction of rotation, which is kinematically coupled to a first input shaft 3 of a differential mechanism 4. Another input shaft 5 of the differential mechanism 4 is driven by the heating machine 6, this shaft 5 being kinematically coupled to its shaft 7 in the embodiment in question.
  • the output shaft 8 of the differential mechanism 4 is kinematically connected to a fuel metering element 9 of the heating machine 6.
  • the kinematic couplings of the differential mechanism 4 are shown as toothed gears.
  • the controller 1 also contains a speed control channel 10 of the electric motor.
  • a tachometer 11 of the first input shaft of the differential mechanism is installed, in which a sensor 12 for the angular position of the first input shaft consists of an excitation element 13 and a generator 14, which supplies a pulse signal when interacting with the excitation element 13.
  • the generator 14 is connected to the input of a flip-flop 15 with count control, which in turn is connected to the input of a clock pulse counter 16.
  • the output of the clock pulse counter 16 is at the input of a converter 17 for converting clock pulses into an angular velocity of the first input shaft 3 of the differential mechanism.
  • the output of the converter 17 is connected to the input 18 of a device 19 for generating a control signal.
  • An input of a comparison unit 20 is used as input 1d, in which the speed of the electric motor is compared with the target speed.
  • Another input of the comparison unit 20 serves as the setpoint input 21 of the device 19 for generating a control signal, via which the setpoint signal of the speed of the electric motor 2 is input.
  • At the input 21 is the output of a device 22 for creating the speed control program of the electric motor, which has an input 23, via which a setpoint signal is entered.
  • the output of the comparison unit 20 is connected to one of the inputs of a summer 24, the other input of which serves as a correction input 25 of the device 19 for generating a control signal.
  • the summator 24 is connected to the input of a converter 26, the output of which, which also serves as the output of the device 19 and the control channel 10, is connected to the electric motor 2.
  • a converter 26 Any converter that adapts the control circuit of the controller to the electric motor 2 and, for example, a converter can be used as the converter 26
  • Implementation of a digital signal in synchronization pulses can represent, through which a switching sequence of the windings of the electric motor 2 is set.
  • the controller 1 contains a channel 27 for the speed correction of the electric motor 2 depending on the speed of the heating machine, at the input of which a tachometer 28 of the second input shaft of the differential mechanism is arranged.
  • a sensor 29 belonging to the tachometer 28 for the angular position of the second input shaft 5 consists of an excitation element 30 attached to the shaft 5 and a generator 31 which generates a pulse signal when interacting with the excitation element 30.
  • the generator 31 is connected to the input of a flip-flop 32 with count control, which in turn is connected to the input of a clock pulse counter 33.
  • the output of the clock pulse counter 33 is connected to the input of a converter 34 for converting clock pulses into an angular velocity of the second input shaft 5 of the differential mechanism 4.
  • the output of the converter 34 is connected to the input of a differentiating unit 35, the output of which, which / serves as the output of the channel 27 for speed correction, is connected to the correction input 25 of the device 19 for generating a control signal.
  • the controller 1 also contains a channel 36 for the position control of the fuel metering element 9 of the heating machine 6, with sensors for the angular positions of the first and second input shafts 3 and 5 of the differential mechanism 4 being arranged at the input of this channel.
  • the sensors 12, 29 are used as sensors for the angular positions.
  • the outputs of the transmitters 12, 29 are connected to the first input 37 and the second input 38 of a device 39 for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the first and the second input shaft of the differential mechanism, the output of which also serves as the output of the control channel 36 , is connected to the control input 40 of the device 22 for creating the speed control program, the output of the speed meter 28 being connected to the information input 41 of the device 22.
  • the first input of a comparison unit 42 serves as control input 40 and the second input of comparison unit 42 serves as information unit 41, to the third input of which a storage unit 43 is connected, in which a set of programs for generating an external delivery quantity Speed control characteristic curve and of flow rate-speed partial control characteristic curves is stored, each of these characteristic curves being assigned a setpoint signal which is set via input 23 of device 22 for creating the speed control program.
  • the device 39 for determining a coordinate detuning contains a unit 44 for determining a temporal coordinate shift between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and a computer 45, the input 46 of which is connected to the output of the unit 44 and the inputs 47, 48 of which Output of the tachometer 11 and 28 of the first and second input shafts of the differential mechanism are connected.
  • the input into the clock pulse counters 16, 33 and 50 of the functional circuit diagram of the controller 1 shown in FIG. 1 takes place simultaneously from a common clock pulse generator or from own clock generators (not shown).
  • the electric motor 2 and the elements belonging to the channels 10, 27 and 36 are supplied in the usual way by connecting them to the on-board power supply source of the heating machine 6 or to an autonomous power supply source (not shown).
  • the excitation elements 13, 30 are attached to the shafts 3, 5 of the differential mechanism 4. If necessary, however, these elements can be attached at any other location that is located on the lines of the kinematic connections of the shafts 3 and 5 with the electric motor 2 or with the heating machine 6. In addition, to increase the measuring accuracy on the shafts 3, 5, it is not possible to attach one or more excitation elements.
  • the values of the factors k 1 , k 2 , k 3 are determined by the transmission ratios of the kinematic connections and by the number of excitation elements which are attached to the input shafts 3, 5.
  • the computer 45 contains a multiplier / and a summer 52, the output of which is connected to one of the inputs of the multiplier 51 and the other inputs of which serve as inputs 47, 48 of the computer 45.
  • time diagrams of pulses at the outputs of the angular position transmitters 12, 29, the clock pulse counters 16, 33 and the unit 44 for determining a temporal coordinate shift ⁇ are shown in FIG. 2, in which the time t after the abscissa axis and the pulse level is plotted along the ordinate axis.
  • the index numbers (1, 2, 3, 4) of the cited sections correspond to four positions of the driving foot lever of the heating machine 6.
  • the scales have been selected such that the speed control characteristics q (n) and ⁇ ( n) coincide with each other.
  • the speed controller 1 (FIG. 1) of a heating machine works as follows.
  • the input shaft 3 of the differential mechanism 4 is driven by the electric motor 2 at a predetermined speed, while the input shaft 5 is driven in the opposite direction by the shaft 7 of the heating machine 6. If the speeds of the input shafts 3 and 5 are the same, the output shaft 8 of the differential mechanism 4 and the fuel connected to it remain in the steady state dosing element 9 immobile. With increasing load on the heat machine 6, the speed of the shaft 5 decreases, as a result of which the output shaft 8 begins to rotate due to an occurring speed difference between the shafts 3 and 5, the shaft 8 adjusting the fuel metering element 9 in the sense of an increase in the delivery quantity.
  • the output shaft 8 and the fuel metering element 9 are adjusted in a direction reducing the fuel quantity until the speed of the shaft 5 connected to the heating machine 6 a new target speed of the shaft 3 driven by the electric motor 2 becomes the same.
  • the speed of the heat machine 6 is regulated when the target speed of the electric motor 2 is increased.
  • the fuel metering element 3 is adjusted in the sense of an increase in the delivery quantity.
  • the shafts 3, 5 of the differential mechanism 4 are kinematically connected to the electric motor 2 or the heating machine 6, there is a ratio between their speeds which is the same as the transmission ratio between the shafts of the heating machine 6, the electric motor 2 and the differential mechanism 4.
  • the speed of the heating machine 6 is thus proportional tional to the speed of the electric motor 2, and the regulation of the target speed of the heating machine 6 is ensured in that the control functions are performed by the electric motor 2.
  • a signal for controlling the speed of the electric motor 2 is generated in the control channel 10 as follows.
  • a control signal specified by the operator is applied to input 23 of device 22, which serves to input a setpoint signal, for creating the speed control program of the electric motor.
  • the speed control program is created in the device 22 depending on the information that reaches the input 23, the control input 40 and the information input 41.
  • the input 23 represents a set of inputs via which the several such signals as / position of the foot pedal (setpoint signal), ambient temperature, coolant oil and exhaust gas temperatures, boost pressure, air pressure, parameters of the power transmission, running speed of the machine unit, load disparity between the units working in parallel and other parameters can be introduced.
  • a signal for the position control of the fuel metering element 9 of the heating machine 6 is fed to the control input 40 of the device 22, which relates to the coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4.
  • a signal reaches the information input 41 of the device 22 that is proportional to the speed of the heating machine 6.
  • one or the other program for generating an external delivery rate-speed control characteristic curve and delivery rate-speed partial control characteristic curves is selected in the memory unit 43, according to which the heating machine 6 must operate.
  • the signal corresponding to the selected control program is sent from the output of the storage unit 43 to the input of the comparison unit 42 given where its value is compared with the current values of the speed of rotation of the heating machine 6 and the size of the coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4.
  • a signal is supplied which is assigned to the required position of the fuel metering element 9 and is fed from the output of the comparison unit 42 to the setpoint signal input 21 of the device 19 for generating a control signal, which also serves as the input of the comparison unit 20 of the device 19.
  • the speed of the input shaft 3 of the differential mechanism 4 is measured with the aid of the encoder 12 for the angular position of the input shaft, the generator 14 of which, when interacting with the excitation element 13, generates a pulse which arrives at the flip-flop 15.
  • the flip-flop 15 switches on the clock pulse counter 16 after it has been brought into a stable working state.
  • the storage of pulses in the counter 16 takes place until the excitation element 13 interacts with the generator 14 in which the flip-flop 15 assumes a new stable working state by which the counter 16 is switched on.
  • the information about a number of pulses stored within the on period of the counter 16 is supplied to the converter 17 for converting clock pulses into an angular velocity of the first input shaft of the differential mechanism.
  • the signal passes to the input 18 of the device 19, ie to the second input of the comparison unit 20.
  • the signal arrives at the first input of the summator 24 from the comparison unit 20. where it is summed with a signal that the correction input 25 of the device 19 for generating a control signal, ie the second input of the summer 24, from the output of the Ka nals 27 for the speed correction of the electric motor depending on the speed of the heating machine is supplied.
  • the signal is formed in channel 27 as follows. First, the speed of the input shaft 5 of the differential mechanism 4 is measured. The speed of the input shaft 5 is measured in the embodiment of the controller 1 shown in FIG. 1 in the same way as that of the input shaft 3.
  • the generator 31 of the angular position sensor 29 supplies a pulse with which the flip-flop 32 is brought into the first stable working state.
  • the flip-flop 32 is set to the second stable operating state, in which the clock pulse counter 33 is switched off. The period corresponding to a number of clock pulses stored in the clock pulse counter 33 is converted in the converter 34 into an angular velocity of the second input shaft 5.
  • the signal of the differentiating unit 35 in which a correction signal is supplied, is fed from the output of the converter 34, which also serves as the output of the tachometer 26. From the output of the differentiating unit 35, which also serves as the output of the correction channel 27, the differentiated signal arrives at the correction input 25 of the device 19 for generating a control signal, i.e. at the second input of the summator 24.
  • a signal arrives at the input of the converter 26, at the output of which e.g. Synchronizing pulses are supplied, which are given to the electric motor 2.
  • the peculiarity of the mode of operation of the heating machine and of the entire machine assembly requires the formation of an external delivery rate-speed control characteristic curve and delivery rate-speed partial control characteristic curves in accordance with the given law, taking into account the peculiarities of technological operations be carried out by the machine unit.
  • the characteristic curves mentioned must be generated with high accuracy.
  • the position of the fuel metering element 9 is to be controlled according to an associated law, depending on the selected speed of the heating machine 6 and on its load.
  • the controller 1 is provided with a channel 36 for the position control of the fuel metering unit of the heat engine, wherein the output of this channel 3 6 a signal to the control input of the means 22 is fed to create the speed control program 40th
  • the signals picked up by the transmitters 12, 29 for the angular positions of the input shafts are fed to the inputs 37, 3 d of the device 39 for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the first and the second input shaft.
  • the signal appearing at the output of the device 39 carries information about the position of the fuel metering element 9. This signal reaches the control input 40 of the device 22 for creating the speed control program, on the information input 41 of which information about the speed of the heating machine 6 is given.
  • the coordinate detuning between the angular positions of the input shafts 3, 5 at a certain point in time requires a defined angle of rotation coordinate of the output shaft 8 and thus of the fuel metering element 9 coupled to it, the position of which in turn depends on the load on the heating machine 6.
  • the measurement of a signal associated with the coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4 is carried out as follows.
  • the pulse signals emitted by the angular position transmitters 12, 29 are fed via the inputs 37, 3d to the unit 44 for determining a temporal coordinate shift, ie a flip-flop 49.
  • the from Encoder 12 arriving pulse i 1 (FIG. 2) sets the flip-flop 49 (FIG. 1) in the first stable working state in which it is open and the clock pulses with a period T i (FIG. 2) are entered in the counter 50 will.
  • the flip-flop 49 (FIG. 1) is in such an open state until a new pulse i 2 (FIG.
  • the signals arriving at the inputs 47, 48 are first summed in the summer 52, whereupon a sum obtained in this way is passed to the multiplier 51 and multiplied by a signal which corresponds to the temporal coordinate shift between the angular positions of the input shafts 3, 5 and the input 46 of the computer 45, ie the input of the multiplier 51 is supplied.
  • the speeds of the input shafts 3, 5 are measured as follows.
  • the pulse i 1 (FIG. 2) from the encoder 12 arrives at the input of the flip-flop 15 (FIG. 1), whereupon it is brought into the first stable state in which the clock pulses with the period T i arrive at the input of the counter 16 .
  • the flip-flop 15 (FIG. 1) is in such a state until the next pulse i 3 (FIG. 2) arrives at it from the transmitter 12, with which the flip-flop (FIG. 1) is set to the second stable state , in which it is locked and no more clock pulses reach counter 16.
  • the next pulse i 5 (FIG. 2) arrives from the encoder 12, the counter 16 is opened again by the flip-flop 15 (FIG.
  • the processed signal is on given the control input 40 of the device 22 for creating the speed control program.
  • a signal is delivered at the output of the channel 36 (Fig. 1), which has a value corresponds in which the diesel engine passes to section C 1 ( Fig . 3).
  • the delivery rate is limited.
  • flow rate-speed partial control curves with sections A 2 , B 2 , C 2 for the second Position of the driving foot lever and with sections A 3 ' B 3' C 3 for the third position of the driving foot lever as well as a characteristic curve of minimal idling speeds with sections A 4 , C 4 for the fourth position of the driving foot lever and a starting characteristic curve with a section D.
  • the speed control of a heating machine according to the invention which has high reliability, low energy consumption for the electric motor, a simple design and high dynamic control quality parameters of the speed of the heating machine, ensures high accuracy in the formation of the external flow rate control curve and the Flow rate-speed partial control curves are secured according to the specified law depending on the load.
  • this controller acquires universal application options in practically all machine assemblies with heat machines. This is particularly important for diesel engine tractor sets, where the requirements for the accuracy of the formation of an external delivery rate-speed control characteristic curve and of delivery rate-speed partial control characteristic curves are very strict.
  • the invention can be used in energetic mechanical engineering for speed control in internal combustion engines, preferably in diesels for agricultural machine tractor sets, harvesting machines, motor vehicles, diesel-electric units, stationary systems, industrial tractors, road construction. and transport machines as well as for machine sets with other types of heating machines, e.g. with turbines, can be applied ..

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Abstract

Régulateur de vitesse de rotation pour moteur thermique, dans lequel un mécanisme différentiel (4) est cinématiquement relié par son arbre primaire (3) à un moteur électrique non inversable (2), par son arbre primaire (5) - au moteur thermique, et par l'intermédiaire de son arbre de sortie (8) - à un organe de dosage de carburant (9) du moteur thermique (6). Dans un circuit (10) destiné à réguler la vitesse de rotation du moteur électrique, un compteur (11) de mesure de la vitesse de rotation de l'arbre (3) est connecté à l'entrée (18) d'un dispositif (19) produisant un signal de régulation, dont l'entrée de préréglage (21) est connectée à la sortie d'un dispositif (22) permettant de produire le programme de régulation de la vitesse de rotation du moteur électrique. Dans un circuit (27) de correction de la vitesse de rotation du moteur électrique en fonction de la vitesse de rotation du moteur thermique, un compteur (28) de mesure de la vitesse de rotation de l'arbre primaire (5) est connecté à une unité de différenciation (35), dont la sortie est connectée à l'entrée de correction (25) du dispositif (19). Dans un circuit (36) de commande de position de l'organe de dosage de carburant, des capteurs (12, 29) des positions angulaires des arbres (3, 5) sont connectés aux entrées (37, 38) d'un dispositif destiné à déterminer le désalignement angulaire des arbres (3, 5), dont la sortie est connectée à l'entrée de commande (40) du dispositif (22) dont l'entrée d'informations (41) est reliée au compteur (28).Speed regulator for an internal combustion engine, in which a differential mechanism (4) is kinematically connected by its primary shaft (3) to a non-reversible electric motor (2), by its primary shaft (5) - to the internal combustion engine, and via its output shaft (8) - to a fuel metering member (9) of the heat engine (6). In a circuit (10) intended to regulate the speed of rotation of the electric motor, a counter (11) for measuring the speed of rotation of the shaft (3) is connected to the input (18) of a device ( 19) producing a regulation signal, the preset input of which (21) is connected to the output of a device (22) making it possible to produce the program for regulating the speed of rotation of the electric motor. In a circuit (27) for correcting the speed of rotation of the electric motor as a function of the speed of rotation of the heat engine, a counter (28) for measuring the speed of rotation of the primary shaft (5) is connected to a differentiation unit (35), the output of which is connected to the correction input (25) of the device (19). In a circuit (36) for controlling the position of the fuel metering member, sensors (12, 29) of the angular positions of the shafts (3, 5) are connected to the inputs (37, 38) of a device intended determining the angular misalignment of the shafts (3, 5), the output of which is connected to the control input (40) of the device (22), the information input (41) of which is connected to the counter (28).

Description

Gebiet der TechnikTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft Wärmemaschinen, insbesondere einen Drehzahlregler einer Wärmemaschine.The present invention relates to heat machines, in particular a speed controller of a heat machine.

Stand der TechnikState of the art

Den wichtigsten Kennwerten des technischen Niveaus eines Maschinenaggregats mit Wärmemaschine sind die Zuverlässigkeit, die Leistung, die Sparsamkeit im Kraftstoffverbrauch, die Güte von durch das Maschinenaggregat auszuführenden Arbeitsgängen, die Rauchbildung und Toxizität der Abgase in Übergangszuständen, das operative Beschäftigtsein des Fahrers und die Fahrfußhebelkraft des Maschinenaggregats, die Anpassungsfähigkeit der Wärmemaschine an verschiedene Kraftstoffsorten, an Hochgebirgsbedingungen, tiefe Umgebungstemperaturen und andere Kennwerte zuzurechnen. Im bedeutenden Maße hängen die aufgezählten Kennwerte von den statischen und dynamischen Kennlinien des Drehzahlreglers der Wärmemaschine ab.The most important parameters of the technical level of a machine unit with a heating machine are the reliability, the performance, the economy in fuel consumption, the quality of operations to be carried out by the machine unit, the smoke formation and toxicity of the exhaust gases in transitional states, the operational activity of the driver and the foot pedal force of the machine unit to attribute the adaptability of the heat machine to different types of fuel, high mountain conditions, low ambient temperatures and other parameters. The listed parameters depend to a significant extent on the static and dynamic characteristics of the speed controller of the heating machine.

Bei den bestehenden Wärmemaschinen, insbesondere bei Schlepper- und Kraftfahrzeug-Dieselmotoren werden im wesentlichen mechanische Drehzahlregler mit einem zentrifugalen (in seltenen Fällen pneumatischen oder hydraulischen) Fühler verwendet. Außer der Gewährleistung hoher Kennwerte hinsichtlich der Regelungsgüte der Drehzahl der Wärmemaschine müssen diese Regler eine äußere Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien mit solch einer hohen Genauigkeit formieren, daß einerseits die energetischen Möglichkeiten der Wärmemaschine maximal ausgenutzt würden und andererseits die Wirtschaftlichkeit des spezifischen Kraftstoffverbrauchs, die Temperatur, die Rauchbildung und die Toxizität der Abgase und andere Kennwerte die kritiscnen Werte nicht erreicht werden, bei denen die Kennwerte des technischen Niveaus der Maschinenaggregate verschlechtert werden.In the existing heat machines, in particular in tractor and motor vehicle diesel engines, essentially mechanical speed regulators with a centrifugal (in rare cases pneumatic or hydraulic) sensors are used. In addition to guaranteeing high characteristic values with regard to the control quality of the speed of the heating machine, these controllers must form an external flow rate-speed control characteristic curve and flow rate-speed partial control characteristic curves with such a high accuracy that on the one hand the energetic possibilities of the heating machine would be used to the maximum and on the other hand the economy of the specific fuel consumption, the temperature, smoke formation and the toxicity of the exhaust gases and other characteristic values, the critical values are not reached, at which the characteristic values of the technical level of the machine units deteriorate.

Zur Bildung der äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und der Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien werden an den mechanischen Reglern verschiedenartige Korrekturvorrichtungen und -mechanismen eingebaut. Um den Automatisierungsgrad bei der Steuerung der Wärmemaschine und des Maschinenaggregats im ganzen zu erhöhen, werden diese Regler mit besonderen elektrischen Antriebsvorrichtungen ausgestattet, darunter auch mit einem elektrischen Umkehrmotor zur Einstellung einer Drehzahl der Wärmemaschine, mit Elektromagneten zum Begrenzen und Abstellen der Kraftstoffförderung, einer elektromagnetischen Einrichtung zur Anreicherung des zu fördernden Kraftstoffes beim Start der Wärmemaschine, mit einem elektrohydraulischen Ventil, das zum Überschneiden der Kraftstoffförderung im Kraftstoffsystem für die Notstillsetzung der Wärmemaschine bestimmt ist.To form the external flow rate-speed control characteristic curve and the flow rate-speed partial control characteristic curves, various types of correction devices and mechanisms are installed on the mechanical controllers. In order to increase the degree of automation in the control of the heating machine and the machine unit as a whole, these controllers are equipped with special electrical drive devices, including an electric reversing motor for setting a speed of the heating machine, with electromagnets for limiting and switching off the fuel delivery, and an electromagnetic device for enriching the fuel to be delivered when the heat engine starts, with an electro-hydraulic valve which is intended to overlap the fuel delivery in the fuel system for the emergency shutdown of the heat machine.

Bekannt sind ferner elektrische Drehzahlregler einer Wärmemaschine, welche umfassende Möglichkeiten der Erhöhung des Automatisierungsgrades bei der Steuerung der Wärmemaschine durch eine in diesen Drehzahlreglern angewendete einheitliche. elektrisch angetriebene Stelleinrichtung besitzen, durch die die Lage des Kraftstoffdosierorgans der Wärmemaschine verstellt wird.Also known are electrical speed controllers of a heating machine, which offer extensive possibilities for increasing the degree of automation in the control of the heating machine by means of a uniform one used in these speed controllers. have electrically driven actuating device by means of which the position of the fuel metering element of the heating machine is adjusted.

Die Form des Arbeitsprogramms des Reglers, die zu ihm gehörenden statischen, dynamischen und funktionellen Eigenschaften hängen von dem Verwendungszweck des Maschinenaggregats, den Betriebsbedingungen desseloen, der Belastungsart, der Art der auszuführenden Arbeiten und einer Reihe von anderen Faktoren, die mit den einen oder den anderen, durch das Maschinenaggregat auszuführenden technologischen Operationen verbunden sind.The form of the work program of the controller, the static, dynamic and functional properties belonging to it, depend on the intended use of the machine unit, the operating conditions of the machine unit, the type of load, the type of work to be carried out and a number of other factors that are related to one or the other , technological operations to be carried out by the machine unit.

Bekannt ist eine große Gruppe von elektrischen Drehzahlreglern für Wärmemaschinen, die auf der Basis eines elektrischen Stellantriebs zum Positionieren mit alternierender Ankerbewegungsrichtung aufgebaut werden und einen eigentlichen Elektroantrieb, der mit einem Kraftstoff dosierorgan der Wärmemaschine kinematisch gekoppelt und an eine Einheit zum Vergleich der Istdrehzahl der Wärmemaschine mit der Solldrehzahl elektrisch angeschlossen ist, eine Einrichtung zur Erstellung eines Steuerprogramms der Wärmemaschine, einen Former zur Erzeugung eines Signals, mit dem der Elektroantrieb gesteuert wird, enthalten.A large group of electrical speed controllers for heating machines is known, which are constructed on the basis of an electric actuator for positioning with alternating armature movement direction and an actual electric drive which is associated with a Fuel metering element of the heating machine is kinematically coupled and electrically connected to a unit for comparing the actual speed of the heating machine with the target speed, a device for creating a control program for the heating machine, a former for generating a signal with which the electric drive is controlled.

Bei diesen Reglern kann der Elektroantrieb als Momentenmotor oder Proportionalmagnet (Symposiummaterialien der Firma R. Bosch, BRD, herausgegeben am 16.05.84 (Moskau); K. Zimmermanns Bericht "Stand der Technik der Bosch-Dieselapparatur", s. Fig. 17 und 22) oder als Schrittmotor aufgebaut werden (Symposiummaterialien der Firma Friedmann-Meier, Österreich, herausgegeben am 16.04.84 (Leningrad): F. Paschkes Bericht "Entwicklung des elektronischen Reglers", S. 4 bis 5, Fig. 17). Im folgenden soll die ganze aufgezählte Gruppe der elektrischen Positionierantriebe, deren Ankerbewegungsrichtung während der Regelung alterniert, als ElektromotorenWith these regulators, the electric drive can be used as a torque motor or proportional magnet (symposium materials from R. Bosch, FRG, published on May 16, 1984 (Moscow); K. Zimmermann's report "State of the art of Bosch diesel equipment", see Fig. 17 and 22 ) or as a stepper motor (symposium materials from Friedmann-Meier, Austria, published on April 16, 1984 (Leningrad): F. Paschke's report "Development of the electronic controller", pp. 4 to 5, Fig. 17). In the following, the whole enumerated group of the electric positioning drives, whose armature direction of movement alternates during the regulation, are to be considered as electric motors

bezeichnet werden.be designated.

Mit den obengenannten elektrischen Reglern verläuft der Regelungsvorgang der Drehzahl der Wärmemaschine wie folgt. In einem Beharrungszustand, wenn die Drehzahl der Wärmemaschine der Solldrehzahl gleich ist, erscheint am Ausgang der Einheit zum Vergleich dieser Drehzahlen kein Steuersignal. Demzufolge befinden sich der Motoranker und das mit diesem verbundene Kraftstoffdosierorgan im Gleichgewichtszustand, der der Beharrungsbelastung der Wärmemaschine entspricht. Bei einer Abweichung der laufenden Drehzahl der Wärmemaschine von der Solldrehzahl, z.B. bei einer Änderung der Last, erscheint am Ausgang der Vergleichseinheit ein der Differenz der zu vergleichenden Drehzahlen proportionales Signal, das über den Former zur Erzeugung eines für die Steuerung des Elektromotors bestimmten Signalsdem Elektromotor zugeführt wird. Dadurch wird das Kraftstoffdosierorgan in eine solche neue Stellung gebracht, bei der die laufende Drehzahl und die Solldrehzahl der Wärmemaschine einander gleich werden.With the above-mentioned electric regulators, the regulation process of the speed of the heating machine proceeds as follows. In a steady state, when the speed of the heating machine is equal to the target speed, no control signal appears at the output of the unit to compare these speeds. As a result, the motor armature and the fuel metering element connected to it are in equilibrium, which corresponds to the steady load of the heating machine. If the current speed of the heating machine deviates from the target speed, for example when the load changes, a signal proportional to the difference in the speeds to be compared appears at the output of the comparison unit, which signal is fed to the electric motor via the former to generate a signal intended for controlling the electric motor becomes. As a result, the fuel metering device is in brought such a new position, in which the running speed and the target speed of the heating machine become the same.

Die Regler mit elektrischem Positionierantrieb be-sitzen einen niedrigen Ausnutzungsgrad der Nutzleistung. Das hängt damit zusammen, daß in dem Beharrungszustand der Wärmemaschine, wenn das Kraftstoffdosierorgaa und der damit verbundene Anker des Elektromotors stillstehen, der Elektromotor in einer Betriebsart läuft, die dem festgebremsten Zustand seines Ankers nahe ist, der durch einen geringen Wirkungsgrad gekennzeichnet ist. Außerdem bedingen die vorzeichenveränderliche Richtung des magnetischen Ankerflusses des Elektromotors und die damit verbundene Hysterese bei der Ummagnetisierung des Ankers das Vorhandensein einer Zone, in der der letztere gegen den magnetischen Fluß unempfindlich ist, was die Genauigkeit bei der Steuerung der Lage des Kraftstoffdosierorgans herabsetzt, weshalb die Kennwerte.der dynamischen Kennlinien zur Regelung der Drehzahl der Wärmemaschine (z.B. Unstabilität der Drehzahl der Wärmemaschine, Überregeln und Übergangszeit) sowie die statischen Kennlinien, d.h. die äußere Fördermenge-Drehzahl- Regelkennlinie und die Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien der Wärmemaschine, verschlechtert werden.The controller with electrical positioning b e-sit a low utilization efficiency of the power output. This is due to the fact that in the steady state of the heating machine, when the fuel metering device and the associated armature of the electric motor are at a standstill, the electric motor runs in a mode which is close to the braked state of its armature, which is characterized by a low efficiency. In addition, the variable-directional direction of the magnetic armature flux of the electric motor and the hysteresis associated with it when the armature is remagnetized necessitate the presence of a zone in which the latter is insensitive to the magnetic flux, which reduces the accuracy in controlling the position of the fuel metering element, which is why Characteristic values of the dynamic characteristic curves for regulating the speed of the heating machine (e.g. instability of the speed of the heating machine, over-regulation and transition time) as well as the static characteristic curves, i.e. the external flow rate-speed control characteristic curve and the flow rate-speed partial control curve characteristics of the heating machine, deteriorate.

Da die Wirkungsweise der zu behandelnden Regler auf dem proportionalen Regelungsgesetz beruht, werden eine äußere fördermenge-Drehzahlregelkennlinie und Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien mit einer bestimmten Steilheit erzeugt, bei der eine stabile Betriebsweise der Wärmemaschine im gesamten Bereich der Drehzahlen und Belastungen gesichert wird. Bei Änderung der Belastung der Wärmemaschine ändert sich entsprechenderweise auch die Drehzahl derselben. Aufgrund der gemessenen Größe der Drehzahlabweichung vom vorhergehenden Drehzahlwert wird beim Übergang von einem Belastungszustand der Wärmemaschine zu einem anderen die Größe der an die Wärmemaschine angelegten Last ausgewertet. Durch Zuführung des gemessenen Signals an die Einrichtung zur Erstellung des Steuerprogramms der Wärmemaschine können die äußere Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und die Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien erzeugt werden. Da es im Elektromotor eine Zone gibt, in der er gegen den Magnetfluß unempfindlich ist, erweist sich dabei die Genauigkeit bei der Bildung der genannten Kennlinien als gering.Since the mode of operation of the controllers to be treated is based on the proportional control law, an external flow rate-speed control characteristic curve and flow rate-speed partial control characteristic curves are generated with a certain slope, in which a stable mode of operation of the heating machine is ensured in the entire range of speeds and loads. When the load on the heating machine changes, the speed of the heating machine changes accordingly. On the basis of the measured size of the speed deviation from the previous speed value, the size of the heat changes when changing from one load state of the heating machine to another machine applied load evaluated. By supplying the measured signal to the device for creating the control program of the heating machine, the external delivery rate-speed control characteristic curve and the delivery rate-speed partial control characteristic curves can be generated. Since there is a zone in the electric motor in which it is insensitive to the magnetic flux, the accuracy in the formation of the characteristics mentioned proves to be low.

Um die Genauigkeit der Bildung von statischen und dynamischen Kennlinien zu erhöhen, werden derartige Reg- ler mit einem Kanal für die Lagesteuerung des Kraftstoffdosierrorgans versehen. In diesem Kanal erfolgt die Messung der Lage des Kraftstoffdosierorgans mit Hilfe eines induktiven Lagegebers (im allgemeinen können auch kapazitive, fotoelektrische und andere Lagegeber angewendet werden), welcher unmittelbar mit dem Kraftstoffdosierorgan verbunden und über einen Wandler an die Einrichtung zur Erstellung des Steuerprogramms der Wärmemaschine angeschlossen ist. Somit wird die Erzeugung des Steuersignals nach einem linearen Parameter vorgenommen, bei dessen Messung mit Hilfe der Geber des genannten Typs sich eine geringe Meßgenauigkeit infolge eines beträchtlichen Meßfehlers ergibt. Als Folge davon bietet sogar das Vorhandensein des Kanals für die Lagesteuerung des Kraftstoffdosierorgans keine Möglichkeit, eine äußere Drehzahl-Regelkennlinie und Drehzahl-Teilregelkennlinien mit gewünschter Genauigkeit zu bilden.To improve the accuracy of the formation to increase static and dynamic characteristics are such Reg - ler provided with a channel for the position control of the Kraftstoffdosierrorgans. In this channel, the position of the fuel metering device is measured with the aid of an inductive position sensor (in general, capacitive, photoelectric and other position sensors can also be used), which is connected directly to the fuel metering device and connected via a converter to the device for creating the control program of the heating machine is. The control signal is thus generated according to a linear parameter, the measurement of which with the aid of the sensors of the type mentioned results in a low measurement accuracy as a result of a considerable measurement error. As a result, even the presence of the channel for the position control of the fuel metering device offers no possibility of forming an external speed control characteristic curve and speed partial control characteristic curves with the desired accuracy.

Bekannt ist auch ein Drehzahlregler einer Wärmemaschine (SU,A,70d065), der einen Differentialmechanismus, dessen erste Eingangswelle mit einem Elektromotor einseitiger Drehrichtung kinematisch verbunden ist, dessen zweite Eingangswelle durch die Wärmemaschine angetrieben wird und dessen Ausgangswelle mit dem Kraftstoffdosierorgan der Wärmemaschine kinematisch gekoppelt ist, einen Kanal für die Drehzahlsteuerung des Elektromotors, in welchem Kanal der Drehzahlmesser der ersten Eingangswelle des Differentialmechanismus an den Eingang der Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals angeschlossen ist, dessen Ausgang an den Elektromotor geschaltet ist und dessen Sollwertvorgabeeingang mit dem Ausgang einer Einrichtung zur Erzeugung des Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors in Verbindung steht, die einen Sollwertvorgabeeingang aufweist, und einen Kanal für die Korrektur der Drehzahl des Elektromotors je nach der Drehzahl der Wärmemaschine enthält, wobei im Korrekturkanal der Drehzahlmesser der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus ausgangsseitig an den Eingang einer Differentiereinheit geschaltet ist, deren Ausgang an den korrektureingang der Einrichtung zur Erzeugung des Steuersignals für den Drehzahlsteuerkanal des Elektromotors angeschlossen ist.Also known is a speed controller of a heating machine (SU, A, 70d065), which has a differential mechanism, the first input shaft of which is kinematically connected to an electric motor rotating in one direction, the second input shaft of which is driven by the heating machine and the output shaft of which is kinematically coupled to the fuel metering element of the heating machine , a channel for the speed control of the electric motor, in which channel the tachometer of the first input shaft of the differential mechanism is connected to the input of the device for generating a control signal, the output of which is connected to the electric motor and the setpoint input of which is connected to the output of a device for generating the speed control program of the electric motor which has a setpoint input has, and a channel for the correction of the speed of the electric motor depending on the speed of the heating machine, wherein in the correction channel, the tachometer of the second input shaft of the differential mechanism is connected on the output side to the input of a differentiating unit, the output of which is connected to the correcting input of the device for generating the control signal for the speed control channel of the electric motor is connected.

Bei dem in Rede stehenden Regler werden die Eingangswellen des Differentialmechanismus durch die Wärmemaschine und den Elektromotor gegensinnig angetrieben. Bei Gleichheit der Drehzahlen der Wellen bleiben die Ausgangswelle des Differentialmechanismus und das damit verbundene Kraftstoffdosierorgan unbeweglich. Mit einer Laständerung der Wärmemaschine oder bei Änderung der vorgegebenen Drehzahl einer der Eingangswellen dreht sich die Ausgangswelle und verschiebt das Kraftstoffdosierorgan in eine Stellung, die dem neuen Last- oder Drehzahlbetrieb der Wärmemaschine entspricht, und in der die Drehzahlen der Eingangswellen einander gleich werden. Durch Vorhandensein des Differentialmechanismus in dem zu betrachtenden Regler wird es mögliche einen Elektromotor anzuwenden, bei dem die Drehrichtung nicht alternierend sondern einseitig ist. Die Rolle der Hauptrückführung spielt im Regler ein mechanisches Getriebe von der Welle der Wärmemaschine zur Eingangswelle des Differentialmechanismus. Der beschriebene Regler zeigt neben der hohen Zuverlässigkeit, der geringen Energieaufnahme des elektrischen Antriebs und der einfachen Bauart noch hohe dynamische Regelgüteparameter der Drehzahl der Wärmemaschine. Dies ist dadurch bedingt, daß die Drehzahl der Wärmemaschine mit beschriebenem Regler und die Genauigkeit der Aufrechterhaltung der Drehzahl durch die Solldrehzahl des Elektromotors und durch die Genauigkeit der Stabilisierung der letzteren im Drehzahlsteuerkanal des Elektromotors bestimmt wird. Um die Regelgüteparameter der Wärmemaschine in Ubergangszuständen zu verbessern, ist der Drehzahlmesser der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus an den Korrektureingang der Steuersignalerzeugungseinheit über eine Differenziereinheit angeschlossen.In the controller in question, the input shafts of the differential mechanism are driven in opposite directions by the heating machine and the electric motor. If the speeds of the shafts are the same, the output shaft of the differential mechanism and the fuel metering element connected to it remain immobile. With a change in the load of the heating machine or when the predetermined speed of one of the input shafts changes, the output shaft rotates and shifts the fuel metering element into a position which corresponds to the new load or speed operation of the heating machine and in which the speeds of the input shafts become equal to one another. The presence of the differential mechanism in the controller to be considered makes it possible to use an electric motor in which the direction of rotation is not alternating but one-sided. The role of the main feedback in the controller is played by a mechanical gear from the heat machine shaft to the input shaft of the differential mechanism. The controller described shows not only the high reliability, the low energy consumption of the electric drive and the simple design, but also high dy Named control quality parameters of the speed of the heating machine. This is due to the fact that the speed of the heating machine with the described controller and the accuracy of maintaining the speed is determined by the target speed of the electric motor and by the accuracy of the stabilization of the latter in the speed control channel of the electric motor. In order to improve the control quality parameters of the heating machine in transition states, the tachometer of the second input shaft of the differential mechanism is connected to the correction input of the control signal generating unit via a differentiating unit.

Der behandelte Reglertyp beruht auf dem integralen Regelungsgesetz, so daß er Vorteile gegenüber den früher Beschriebenen Reglern besitzt. Da in diesem Regler ein Elektromotor einseitiger Drehrichtung angewendet ist, tritt bei einseitig gerichteter Wirkung des Magnetflusses im Anker keine Hysterese auf. Dadurch wird im Regler die Unempfindlichkeitszone für den Magnetfluß vermieden, die in den fnüher beschriebenen Reglern beobachtet wird. Daher haben die dynamischen Kennlinien des zuletzt behandelten Reglers bessere Regelgüteparameter für die Drehzahl der Wärmemaschine. Dieser Reglertyp besitzt gegenüber den obenbeschriebenen bessere statische Kennlinien, weil die äußere Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und die Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien, welche von diesem Regler formiert werden, die Nullsteilheit aufweisen, die besonders zum Einsatz der Wärmemaschine als Bestandteil solcher Maschinenaggregate erforderlich ist, wie sie dieselelektrische Aggregate, landwirtschaftliche Traktoren, Vollerntemaschinen und Transportmaschinen sind.The type of controller dealt with is based on the integral control law, so that it has advantages over the controllers described earlier. Since an electric motor with one-sided direction of rotation is used in this controller, no hysteresis occurs when the magnetic flux in the armature is directed in one direction. This avoids the insensitivity zone for the magnetic flux in the controller, which is observed in the controllers described earlier. Therefore, the dynamic characteristics of the controller discussed last have better control quality parameters for the speed of the heating machine. This type of controller has better static characteristic curves than the ones described above, because the outer flow rate-speed control characteristic curve and the flow rate-speed partial control characteristic curves, which are formed by this controller, have the zero steepness that is particularly required for the use of the heating machine as a component of such machine units. as they are diesel-electric units, agricultural tractors, harvesters and transport machines.

Mit Hilfe dieses Reglers wird zwar die Nullsteilheit der Fördermenge-Drehzahlregelkennlinien der Wärmemaschine gesichert, jedoch bietet sich dabei keine Möglichkeit, eine Information über die Belastung der Wärmemaschine, die sich auf die Drehzahlabweichung der letzteren bezieht, zu gewinnen, so daß es unmöglich wird, die äußere Regelkennlinie und die Teilregelkennlinien nach einem Gesetz zu formieren, das von der Belastung der Wärmemaschine abhängt.With the help of this controller, the zero steepness of the delivery rate-speed control characteristic curves of the heating machine is ensured, but there is no possibility of providing information about the load on the heating machine, which relates to the speed deviation of the latter, so that it becomes impossible to form the external control characteristic and the partial control characteristics according to a law which depends on the load on the heating machine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehzahlreglereiner Wärmemaschine zu schaffen, bei dem die Erzeugung eines Signals für die Lagesteuerung des Kraftstoffdosierorgans nach einem solchen Parameter vorgenommen wird, der die Formierung einer äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und von Fördermenge-Drehzahl-Teilregellinien der Wärmemaschine nach einem Gesetz gewährleistet, das von der Belastung der Wärmemaschine abhängt.The invention has for its object to provide a D rehzahlreglereiner heat engine, wherein the generation is made a signal for the position control of the Kraftstoffdosierorgans for such a parameter indicating the formation of an outer flow-speed control characteristic curve and of flow-speed part of ruled lines of the Guaranteed heating machine according to a law that depends on the load on the heating machine.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Drehzahlregler einer Wärmemaschine, der einen Differentialmechanismus, dessen erste Eingangswelle mit einem Elektromotor einseitiger Drehrichtung kinematisch gekoppelt ist und dessen zweite Eingangswelle durch die Wärmemaschine angetrieben wird, wobei die Ausgangswelle mit dem Kraftstoff dosierorgan der Wärmemaschine kinematisch gekoppelt ist, einen Drehzahlsteuerkanal des Elektromo- tors, bei dem der Drehzahlmesser der ersten Eingangswelle des Differentialmechanismus ausgangsseitig an den Eingang einer Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals angeschlossen ist, deren Ausgang an den Elektromotor geschaltet ist und deren Sollwerteingang am Ausgang einer Einrichtung zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms liegt, die einen Eingang für die Eingabe eines Soliwertsignals aufweist, und einen Kanal zur Drehzahlkorrekt ur des Elektromotors je nach der Drehzahl der Wärmemaschine enthält, in welchem der Drehzahlmesser der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus ausgangsseitig an den Eingang einer Differentiereinheit angeschlossen ist, deren Ausgang am Korrektureingang der Einrichtung zur Erzeugung eines Steuersignals für den Drehzahlsteuerkanal des Elektromotors liegt, gemäß der Erfindung mit einem Kanal für die Lagesteuerung des Kraftstoff dosierorgans der Wärmemaschine versehen ist, welcher über Geber für die Winkellagen der ersten und der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus und über eine eingangsseitig an die Ausgänge dieser Geber angeschlossene Einrichtung zur Bestimmung einer Koordinaten abweichung verstimmung zwischen den Winkenlagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus verfügt, deren Ausgang an den Steuereingang der Einrichtung zur Erstellung des Dreh- zahlsteuerprogramms des Elektromotors gelegt ist, wobei der Ausgang des Drehzahlmessers der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus mit dem Informationseingang der Einrichtung zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors in Verbindung steht.The object is achieved in that the speed controller of a heating machine, the differential mechanism, the first input shaft of which is kinematically coupled to an electric motor with one-sided direction of rotation and the second input shaft of which is driven by the heating machine, the output shaft being kinematically coupled to the fuel metering element of the heating machine , A speed control channel of the electric motor, in which the tachometer of the first input shaft of the differential mechanism is connected on the output side to the input of a device for generating a control signal, the output of which is connected to the electric motor and the setpoint input is located at the output of a device for creating the speed control program , which has an input for the input of a soli value signal, and contains a channel for speed correction of the electric motor depending on the speed of the heating machine, in which the tachometer of the second The input shaft of the differential mechanism is connected on the output side to the input of a differentiating unit, the output of which lies at the correction input of the device for generating a control signal for the speed control channel of the electric motor, according to the invention with a channel for the position control of the fuel metering element of the heat generator machine is provided, which has encoders for the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and a device connected on the input side to the outputs of these encoders for determining a coordinate deviation detuning between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism, the output of which the control input of the device for the preparation of the turning a hlsteuerprogramms of the electric motor is placed, the output of the tachometer of the second input shaft is of the differential mechanism with the information input of the device for generating the speed control program of the electric motor in combination.

Es ist vorteilhaft, daß die Einrichtung zur Bestimmung einer Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus eine Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung der Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus und einen Rechner enthält, dessen einer Eingang am Ausgang der Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung zwischen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus liegt und dessen andere Eingänge mit den Ausgängen der Drehzahlmesser der ersten und der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus verbunden sind.It is advantageous that the device for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism includes a unit for determining a temporal coordinate shift of the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and a computer, one of which has an input at the output of the unit Determination of a temporal coordinate shift lies between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and the other inputs of which are connected to the outputs of the tachometers of the first and second input shafts of the differential mechanism.

Es ist von Vorteil, daß der Rechner des Drehzahlreglers einen Multiplizierer und einen Summator ent- - hält, dessen Ausgang an einen der Eingänge des Multiplizierers angeschlossen. ist.It is advantageous that the computer of the speed controller contains a multiplier and a summator, the output of which is connected to one of the inputs of the multiplier. is.

Es ist zweckdienlich, daß im Drehzahlregler - bei der Ausführung der Geber für die Winkellagen der ersten und der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus in Form von Impulsgebern für die Winkellage- die Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung der Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus ein Flipflop und einen mit diesem in Reihe geschalteten Taktimpulszähler enthält.It is useful that in the speed controller - in the execution of the encoder for the angular positions of the first and the second input shaft of the differential mechanism in the form of pulse generators for the angular position - the unit for determining a temporal coordinate shift of the angular positions of the first and second inputs Gear shaft of the differential mechanism contains a flip-flop and a clock pulse counter connected in series therewith.

Der Drehzahlregler der Wärmemaschine erzeugt ein Steuersignal, durch das die Lage des Kraftstoffdosierorgans nach der Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen des Differentialmechanismus gesteuert wird. Kinematische Eigenschaften des Differentialmechanismus sind solche, daß bei Änderung der Koordinaten der Winkellagen der Eingangswellen des letzteren sich proportional dazu die Koordinate der Ausgangswelle des Differentialmechanismus ändert. Da die Ausgangswelle mit der Lage des Kzaftstoffdosierorgangs kinematisch gekoppelt ist, nimmt das letztere eine zugehörige Lage ein. Bei der Regelung der Drehzahl der Wärmemaschine- nimmt das Kraftstoff dosierorgan eine Lage ein, die der Belastung der Wärmemaschine entspricht. Daher kann durch Messung einer Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen von deren Ausgangskoordinatenwerten eine Information über die Belastung der Wärmemaschine gewonnen werden.The speed controller of the heating machine generates a control signal, by means of which the position of the fuel metering element is controlled after the coordinate detuning between the angular positions of the input shafts of the differential mechanism. Kinematic properties of the differential mechanism are such that when the coordinates of the angular positions of the input shafts of the latter change, the coordinate of the output shaft of the differential mechanism changes proportionally. Since the output shaft is kinematically coupled to the position of the Kzaftstoffdosierorgangs, the latter assumes an associated position. When regulating the speed of the heating machine, the fuel metering element assumes a position which corresponds to the load on the heating machine. Therefore, by measuring a coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts from their output coordinate values, information about the load on the heating machine can be obtained.

Durch Eingabe einer Information über die Belastung der Wärmemaschine in die Einrichtung zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors wird es beim Vorhandensein einer der Drehzahl der Wärmemaschine zugeordneten Information in dieser Einrichtung möglich, eine äußere Drehzahlregelkennlinie und Drehzahl-Teilregelkennlinien nach einem beliebigen Gesetz zu formieren, d.h. praktisch mit beliebiger Steilheit, was den Regler universal macht.By entering information about the load on the heating machine in the device for creating the speed control program of the electric motor, it is possible in the presence of information associated with the speed of the heating machine in this device to form an external speed control characteristic curve and partial speed control characteristic curves according to any law, i.e. practically with any slope, which makes the controller universal.

Während der Regelung der Drehzahl der Wärmemaschine wird die VerstimmungsgröBe der Koordinaten der Winkellagen der Eingangswellen des Differentialmechanismus ständig geändert. Daher wird, um eine ununterbrochene Erzeugung des Steuersignals für die Lage des Kraftstoffdosierorgans zu sichern, die Messung der Koordinatenverstimmung bei jeder Umdrehung der Eingangswelle des Differentialmechanismus vorgenommen. Innerhalb dieses Zyklus werden durch den Rechner, der als Bestandteil der Einrichtung zur Bestimmung einer Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen des Differentialmechanismus dient, die Drehzahlen der Eingangswellen des Differentialmechanismus in Digitalform addiert und das so erhaltene Ergebnis mit der zeitlichen Koordinatenverschiebung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen multipliziert. Infolgedessen, daß die Messung innerhalb jeder Umdrehung der Eingangswelle vorgenommen wird, d.h. daß eine hohe Diskretheit der Messung gesichert wird, ergibt sich eine bessere Genauigkeit der Erzeugung der äußeren Drehzahlregelkennlinie und der Drehzahl-Teilregelkennlinien.During the regulation of the rotation speed of the heating machine, the detuning amount of the coordinates of the angular positions of the input shafts of the differential mechanism is constantly changed. Therefore, in order to ensure an uninterrupted generation of the control signal for the position of the fuel metering device, the measurement of the coordinate detuning with each revolution of the input shaft of the Differential mechanism made. Within this cycle, the computer, which serves as a component of the device for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts of the differential mechanism, adds the speeds of the input shafts of the differential mechanism in digital form and multiplies the result thus obtained by the temporal coordinate shift between the angular positions of the input shafts . As a result of the fact that the measurement is carried out within each revolution of the input shaft, that is to say that a high degree of discretion of the measurement is ensured, there is better accuracy in the generation of the outer speed control characteristic curve and the speed partial control characteristic curves.

Die höchste Annäherung der erwähnten Regelkennlinien an die Kennlinien, die in der zum Regler gehörenden Einrichtung zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors vorgegeben sind, wird durch die hohe Genauigkeit der Messung der Koordinaten der Winkellagen der Eingangswellen gesichert, weil darin Lage-Impulsgeber angewendet sind, die bei der Steuerung des zur Einheit zur zeitlichen Koordinatenverschiebung gehörenden Flipflops den Taktimpulszähler ein- und abschaltet, wodurch ein Fehler, der bei der Messung der zeitlichen Verschiebung der Koordinaten auftritt, nur Bruchteile eines Prozentes beträgt. Diese Genauigkeit bietet samt einer Stabilität des zu erzeugenden Signals, die von der Vibrationshöhe, der Temperatur, der Feuchtigkeit, elektromagnetischen Störungen und anderen Faktoren nicht abhängt, die Möglichkeit, unter Verwendung der Erfindung die äußere Fördermenge-Drehzanl-Regelkennlinie und die Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien mit hoher Genauigkeit zu formieren. Dadurch werden bessere Kennwerte des Maschinenaggregats, darunter auch erhöhte dynamische Regelgüteparameter der Drehzahl der Wärmemaschine, sowie verbesserte Kennwerte hinsichtlich der Sparsamkeit im Kraftstoffverbrauch, der Rauchbildung und der Toxizität der Abgase der Wärmemaschine erzielt.The highest approximation of the mentioned control characteristic curves to the characteristic curves which are specified in the device belonging to the controller for creating the speed control program of the electric motor is ensured by the high accuracy of the measurement of the coordinates of the angular positions of the input shafts, because position pulse generators are used in them switches the clock pulse counter on and off when controlling the flip-flop belonging to the unit for the temporal coordinate shift, as a result of which an error which occurs when measuring the temporal shift of the coordinates is only fractions of a percent. This accuracy, together with a stability of the signal to be generated, which does not depend on the vibration level, the temperature, the humidity, electromagnetic interference and other factors, offers the possibility, using the invention, of the external flow rate control characteristic curve and the flow rate speed. To form partial control curves with high accuracy. As a result, better parameters of the machine unit, including increased dynamic control quality parameters of the speed of the heating machine, and improved parameters with regard to the Economical in fuel consumption, smoke formation and the toxicity of the exhaust gases from the heating machine achieved.

Kurze Bescnreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Nachstehend wird die Erfindung an Hand einer konkreten Ausführungsform unter Bezugnahme aufIn the following, the invention will be explained in concrete embodiment with reference to

Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

  • Fig. 1 ein Funktionsschaltbild eines erfindungsgemäßen Drehzahlreglers einer Wärmemaschine;
  • Fig. 2 Zeitdiagramme von Impulsen an den Ausgängen der Geber für die Winkellagen der Eingangswellen des Differentialmechanismus, der Taktimpulszähler, die zu den Drehzahlmessern der Eingangswellen des Differentialmechanismus gehören, und der Einheit zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung der Winkellagen der Eingangswellen des Differentialmechanismus;
  • Fig. 3 Abhängigkeiten für die Koordinatenverstimmung der Winkellagen der Eingangswellen des Differentialmechanismus und für die Kraftstoffördermenge von der Drehzahl der Wärmemaschine, welche einer äußeren Fördermenge-Drahzahl-Regelkennlinie und Fördermenge-Drehzahl-Teilkennlinien entsprechen.
Drawings explained in more detail. It shows:
  • 1 shows a functional circuit diagram of a speed controller according to the invention of a heating machine;
  • 2 shows timing diagrams of pulses at the outputs of the sensors for the angular positions of the input shafts of the differential mechanism, the clock pulse counters belonging to the tachometers of the input shafts of the differential mechanism, and the unit for determining a temporal coordinate shift of the angular positions of the input shafts of the differential mechanism;
  • Fig. 3 dependencies for the coordinate detuning of the angular positions of the input shafts of the differential mechanism and for the fuel delivery rate from the speed of the heating machine, which correspond to an external flow rate-wire number control characteristic and flow rate-speed characteristic curves.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Der Drehzahlregler 1 (Fig. 1) einer Wärmemaschine enthält einen Elektromotor 2 mit einseitiger Drehrichtung, der mit einer ersten Eingangswelle 3 eines Differentialmechanismus 4 kinematisch gekoppelt ist. Eine andere Eingangswelle 5 des Differentialmechanismus 4 wird von der Wärmemaschine 6 angetrieben, wobei diese Welle 5 bei der in Rede stehenden Ausführungsform mit deren Welle 7 kinematisch gekoppelt ist. Die Ausgangswelle 8 des Differentialmechanismus 4 ist mit einem Kraftstoffdosierorgan 9 der Wärmemaschine 6 kinematisch verounden. In der Zeichnung sind die kinematischen Kopplungen des Differentialmechanismus 4 als Zahngetriebe dargestellt.The speed controller 1 (FIG. 1) of a heating machine contains an electric motor 2 with one-sided direction of rotation, which is kinematically coupled to a first input shaft 3 of a differential mechanism 4. Another input shaft 5 of the differential mechanism 4 is driven by the heating machine 6, this shaft 5 being kinematically coupled to its shaft 7 in the embodiment in question. The output shaft 8 of the differential mechanism 4 is kinematically connected to a fuel metering element 9 of the heating machine 6. In the drawing, the kinematic couplings of the differential mechanism 4 are shown as toothed gears.

Der Regler 1 enthält auch einen Drehzahlsteuerkanal 10 des Elektromotors. Am Eingang des Steuerkanals 10 ist ein Drehzahlmesser 11 der ersten Eingangswelle des Differentialmechanismus eingebaut, bei welchem ein Geber 12 für die Winkellage der ersten Eingangswelle aus einem Erregungselement 13 und einem Generator 14 besteht, der ein Impulssignal bei der Wechselwirkung mit dem Erregungselement 13 liefert. Der Generator 14 ist an den Eingang eines Flipflops 15 mit Zählansteuerung angeschlossen, das seinerseits an den Eingang eines Taktimpulszählers 16 geschaltet ist. Der Ausgang des Taktimpulszählers 16 liegt am Eingang eines Wandlers 17 zur Umwandlung von Taktimpulsen in eine Winkelgeschwindigkeit der ersten Eingangswelle 3 des Differentialmechanismus. Der Ausgang des Wandlers 17 ist mit dem Eingang 18 einer Einrichtung 19 zur Erzeugung eines Steuersignals verbunden. Als Eingang 1d dient ein Eingang einer Vergleichseinheit 20, in der der Vergleich der Drehzahl des Elektromotors mit der Solldrehzahl erfolgt. Ein anderer Eingang der Vergleichseinheit 20 dient als Sollwerteingang 21 der Einrichtung 19 zur Erzeugung eines Steuersignals, über welchen das Sollwertsignal der Drehzahl des Elektromotors 2 eingegeben wird. Am Eingang 21 liegt der Ausgang einer Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors, die einen Eingang 23 aufweist, über den ein Sollwertsignal eingegeben wird. Der Ausgang der Vergleichseinheit 20 ist an einen der Eingänge eines Summators 24 geschaltet, dessen anderer Eingang als Korrektureingang 25 der Einrichtung 19 zur Erzeugung eines Steuersignals dient. Der Summator 24 ist an den Eingang eines Umsetzer 26 angeschlossen, dessen Ausgang, der als Ausgang der Einrichtung 19 und des Steuerkanals 10 zugleich dient, mit dem Elektromotor 2 verbunden ist. Als Umsetzer 26 kann ein beliebiger Wandler benutzt sein, der die Steuerschaltung des Reglers an den Elektromotor 2 anpaßt und z.B. einen Umsetzer zur Umsetzung eines Digitalsignals in Synchronisierimpulse darstellen kann, durch welche eine Schaltfolge der Wicklungen des Elektromotors 2 eingestellt wird.The controller 1 also contains a speed control channel 10 of the electric motor. At the input of the control channel 10, a tachometer 11 of the first input shaft of the differential mechanism is installed, in which a sensor 12 for the angular position of the first input shaft consists of an excitation element 13 and a generator 14, which supplies a pulse signal when interacting with the excitation element 13. The generator 14 is connected to the input of a flip-flop 15 with count control, which in turn is connected to the input of a clock pulse counter 16. The output of the clock pulse counter 16 is at the input of a converter 17 for converting clock pulses into an angular velocity of the first input shaft 3 of the differential mechanism. The output of the converter 17 is connected to the input 18 of a device 19 for generating a control signal. An input of a comparison unit 20 is used as input 1d, in which the speed of the electric motor is compared with the target speed. Another input of the comparison unit 20 serves as the setpoint input 21 of the device 19 for generating a control signal, via which the setpoint signal of the speed of the electric motor 2 is input. At the input 21 is the output of a device 22 for creating the speed control program of the electric motor, which has an input 23, via which a setpoint signal is entered. The output of the comparison unit 20 is connected to one of the inputs of a summer 24, the other input of which serves as a correction input 25 of the device 19 for generating a control signal. The summator 24 is connected to the input of a converter 26, the output of which, which also serves as the output of the device 19 and the control channel 10, is connected to the electric motor 2. Any converter that adapts the control circuit of the controller to the electric motor 2 and, for example, a converter can be used as the converter 26 Implementation of a digital signal in synchronization pulses can represent, through which a switching sequence of the windings of the electric motor 2 is set.

Der Regler 1 enthält einen Kanal 27 für die Drehzahlkorrektur des Elektromotors 2 je nach der Drehzahl der Wärmemaschine, an dessen Eingang ein Drehzahlmesser 28 der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus angeordnet ist. Ein zum Drehzahlmesser 28 gehörender Geber 29 für die Winkellage der zweiten Eingangswelle5 besteht aus einem an der Welle 5 angebrachten Erregungselement 30 und einem Generator 31, der ein Impulssignal bei der Wechselwirkung mit dem Erregungselement 30 erzeugt. Der Generator 31 ist an den Eingang eines Flipflops 32 mit Zählansteuerung geschaltet, das seinerseits an den Eingang eines Taktimpulszählers 33 gelegt ist. Der Ausgang des Taktimpulszählers 33 ist an den Eingang eines Wandlers 34 zur Umwandlung von Taktimpulsen in eine Winkelgeschwindigkeit der zweiten Eingangswelle5 des Differentialmechanismus4angeschlossen. Der Ausgang des Wandlers 34 ist an den Eingang einer Differenziereinheit 35 angezuglelch schlossen, deren Ausgang, der/als Ausgang des Kanals 27 für die Drehzahlkorrektur dient, mit dem Korrektureingang 25 der Einrichtung 19 zur Erzeugung eines Steuersignals verbunden ist.The controller 1 contains a channel 27 for the speed correction of the electric motor 2 depending on the speed of the heating machine, at the input of which a tachometer 28 of the second input shaft of the differential mechanism is arranged. A sensor 29 belonging to the tachometer 28 for the angular position of the second input shaft 5 consists of an excitation element 30 attached to the shaft 5 and a generator 31 which generates a pulse signal when interacting with the excitation element 30. The generator 31 is connected to the input of a flip-flop 32 with count control, which in turn is connected to the input of a clock pulse counter 33. The output of the clock pulse counter 33 is connected to the input of a converter 34 for converting clock pulses into an angular velocity of the second input shaft 5 of the differential mechanism 4. The output of the converter 34 is connected to the input of a differentiating unit 35, the output of which, which / serves as the output of the channel 27 for speed correction, is connected to the correction input 25 of the device 19 for generating a control signal.

Es ist dabei zweckmäßig, als Geber 12, 29 für die Winkellagen der Eingangswellen des Differentialmechanismus magnetelektrische und optische Impuls-Winkellagegeber einzusetzen, in denen die Erregungselemente in Form von z.B. Magneten, Scheiben mit Schlitzen oder Vorsprüngen ausgeführt sind, welche an den Eingangswellen 3,5 des Differentialmechanismus 4 angebracht sind.It is expedient to use as the encoder 12, 29 for the angular positions of the input shafts of the differential mechanism, magnetic-electrical and optical pulse angular position sensors, in which the excitation elements in the form of e.g. Magnets, discs with slots or projections are made, which are attached to the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4.

Der Regler 1 enthält auch einen Kanal 36 für die Lagesteuerung des Kraftstoffdosierorgans 9der Wärmemaschine6 wobei am Eingang dieses Kanals Geber für die Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle 3 bzw. 5 des Differentialmechanismus 4 angeordnet sind. In der zu behandelnden Ausführungsform des Reglers 1 sind als Geber für die Winkellagen die Geber 12, 29 benutzt. Die Ausgänge der Geber 12, 29 sind an den ersten Eingang 37 bzw. den zweiten Eingang 38 einer Einrichtung 39 zur Bestimmung einer Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der ersten und der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus angeschlossen, deren Ausgang, der zugleich als Ausgang des Steuerkanals 36 dient, an den Steuereingang 40 der Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms geschaltet ist, wobei mit dem Informationseingang 41 der Einrichtung 22 der Ausgang des Drehzahlmessers 28 verbunden ist.The controller 1 also contains a channel 36 for the position control of the fuel metering element 9 of the heating machine 6, with sensors for the angular positions of the first and second input shafts 3 and 5 of the differential mechanism 4 being arranged at the input of this channel. In the to be acting embodiment of the controller 1, the sensors 12, 29 are used as sensors for the angular positions. The outputs of the transmitters 12, 29 are connected to the first input 37 and the second input 38 of a device 39 for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the first and the second input shaft of the differential mechanism, the output of which also serves as the output of the control channel 36 , is connected to the control input 40 of the device 22 for creating the speed control program, the output of the speed meter 28 being connected to the information input 41 of the device 22.

In der zu behandelnden Ausführungsform des Drehzahlreglers dient als Steuereingang 40 der erste Eingang einer Vergleichseinheit 42 und als Informationseinheit 41 der zweite Eingang der Vergleichseinheit 42, an deren dritten Eingang eine Speichereinheit 43 angeschlossen ist, in der ein Satz von Programmen zur Erzeugung einer äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und von Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien abgespeichert ist, wobei jeder dieser Kennlinien ein Sollwertsignal zugeordnet ist, das über den Eingang 23 der Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms eingestellt wird.In the embodiment of the speed controller to be treated, the first input of a comparison unit 42 serves as control input 40 and the second input of comparison unit 42 serves as information unit 41, to the third input of which a storage unit 43 is connected, in which a set of programs for generating an external delivery quantity Speed control characteristic curve and of flow rate-speed partial control characteristic curves is stored, each of these characteristic curves being assigned a setpoint signal which is set via input 23 of device 22 for creating the speed control program.

Die Einrichtung 39 zur Bestimmung einer Koordinatenverstimmung enthält eine Einheit 44 zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung zwischen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus und einen Rechner 45, dessen Eingang 46 an den Ausgang der Einheit 44 angeschlossen ist und dessen Eingänge 47, 48 mit dem Ausgang des Drehzahlmessers 11 bzw. 28 der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus in Verbindung stehen.The device 39 for determining a coordinate detuning contains a unit 44 for determining a temporal coordinate shift between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and a computer 45, the input 46 of which is connected to the output of the unit 44 and the inputs 47, 48 of which Output of the tachometer 11 and 28 of the first and second input shafts of the differential mechanism are connected.

Bei der Ausführung der Geber für die Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle 3 bzw. 5 des Differentialmechanismus 4 in Form von Impuls-Winkellagegebern enthält die Einheit 44 zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung ein Flipflop 49 und einen mit diesem in Reihe geschalteten Taktimpulszähler 50.When executing the encoder for the angular positions of the first and second input shafts 3 and 5 of the differential mechanism 4 in the form of pulse angular position encoders holds the unit 44 for determining a temporal coordinate shift a flip-flop 49 and a clock pulse counter 50 connected in series therewith.

Die Eingabe in die Taktimpulszähler 16, 33 und 50 des in Fig. 1 gezeigten Funktionsschaltbildes des Reglers 1 erfolgt gleichzeitig von einem gemeinsamen Taktimpulsgenerator oder von eigenen Taktgeneratoren (nicht gezeigt).The input into the clock pulse counters 16, 33 and 50 of the functional circuit diagram of the controller 1 shown in FIG. 1 takes place simultaneously from a common clock pulse generator or from own clock generators (not shown).

Die Stromversorgung des Elektromotors 2 und der zu den Kanälen 10, 27 und 36 gehörenden Elemente erfolgt auf übliche Weise durch deren Anschluß an die Bordstromversorgungsquelle der Wärmemaschine 6 oder an eine autonome Stromversorgungsquelle (nicht gezeigt).The electric motor 2 and the elements belonging to the channels 10, 27 and 36 are supplied in the usual way by connecting them to the on-board power supply source of the heating machine 6 or to an autonomous power supply source (not shown).

Bei dem behandelten Schaltbild des Reglers 1 treffen an dem Rechner 45 Informationen über Drehzahlen der Wellen 3,5 des Differentialmechanismus 4 und über eine zeitliche Koordinatenverschiebung zwischen den Winkellagen der Wellen 3,5 ein. Dementsprechend wird die Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen durch Addition der Drehzahlen der Eingangswellen 3,5 und durch Multiplikation des so erhaltenen Ergebnisses mit dem Betrag der zeitlichen Koordinatenverschiebung nach folgender Formel

Figure imgb0001
ermittelt, wobei

  • ϕ eine Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Wellen 3,5
  • τ eine Zeitperiode für die Speicherung von Taktimpulsen im Zähler 50, die vom Umkippzeitpunkt des Flipflops 49 beim Eintreffen eines Impulses vom Geber 12 an dessen Eingang 37 bis zum Umkippzeitpunkt des Flipflops 49 beim Eintreffen eines Impulses vom Geber 29 an dessen Eingang 38 vergeht,
  • ω3, ω5 Winkelgeschwindigkeiten der Eingangswellen 3,5,
  • k1, k2, k3 Proportionalitätsfaktoren, die durch eine Anzahl von Erregungselementen 13,30 und durch ein Übersetzungsverhältnis der kinematischen Verbindungen zwischen den Ortslagen der Erregungselemente 13,30 und den Eingangswellen 3 bzw. 5 des Differentialmechanismus 4 bedingt sind, bedeuten.
In the circuit diagram of the controller 1 dealt with, information about the rotational speeds of the shafts 3, 5 of the differential mechanism 4 and a temporal coordinate shift between the angular positions of the shafts 3, 5 arrive on the computer 45. Accordingly, the coordinate detuning between the angular positions by adding the speeds of the input shafts 3.5 and multiplying the result thus obtained by the amount of the temporal coordinate shift according to the following formula
Figure imgb0001
determined where
  • ϕ a coordinate misalignment between the angular positions of the waves 3,5
  • τ a time period for the storage of clock pulses in the counter 50, which elapses from the overturning time of the flip-flop 49 when a pulse from the encoder 12 arrives at its input 37 to the overturning time of the flip-flop 49 when a pulse from the encoder 29 arrives at its input 38,
  • ω3, ω 5 angular velocities of the input shafts 3,5,
  • k 1 , k 2 , k 3 proportionality factors which are caused by a number of excitation elements 13, 30 and by a transmission ratio of the kinematic connections between the locations of the excitation elements 13, 30 and the input shafts 3 and 5 of the differential mechanism 4, respectively.

Im zu behandelnden Regler sind die Erregungselemente 13,30 an den Wellen 3,5 des Differentialmechanismus 4 angebracht. Bei Bedarf können jedoch diese Elemente an beliebigen anderen Stellen angebracht sein, die sich auf den Linien der kinematischen Verbindungen der Wellen 3 und 5 mit dem Elektromotor 2 bzw. mit der Wärmemaschine 6 befinden. Außerdem kann man zur Erhöhung der Meßgenauigkeit an den Wellen 3,5 nicht je ein, sondern je mehrere Erregungselemente anbringen. Die Werte der Faktoren k1 , k2, k3 .werden durch die Übersetzungsverhältnisse der kinematischen Verbindungen und durch die Anzahl der Erregungselemente , die an den Eingangswellen 3, 5 angebracht sind, bestimmt.In the controller to be treated, the excitation elements 13, 30 are attached to the shafts 3, 5 of the differential mechanism 4. If necessary, however, these elements can be attached at any other location that is located on the lines of the kinematic connections of the shafts 3 and 5 with the electric motor 2 or with the heating machine 6. In addition, to increase the measuring accuracy on the shafts 3, 5, it is not possible to attach one or more excitation elements. The values of the factors k 1 , k 2 , k 3 are determined by the transmission ratios of the kinematic connections and by the number of excitation elements which are attached to the input shafts 3, 5.

Sind k1, k2, k3 gleich 1, so nimmt die Formel (1) folgende Form an:

Figure imgb0002
If k 1 , k 2 , k 3 are equal to 1, the formula (1) takes the following form:
Figure imgb0002

3ei den angegebenen Werten der Fastorenk, k2, k3 enthält der Rechner 45 einen Multiplizierer/und einen Summator 52, dessen Ausgang an einen der Eingänge des Multiplizierers 51 angeschlossen ist und dessen andere Eingänge als Eingänge 47, 48 des Rechners 45 dienen.In the case of the given values of the fastorenk, k 2 , k 3 , the computer 45 contains a multiplier / and a summer 52, the output of which is connected to one of the inputs of the multiplier 51 and the other inputs of which serve as inputs 47, 48 of the computer 45.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise des Reglers 1 sind in Fig. 2 Zeitdiagramme von Impulsen an den Ausgängen der Winkellagegeber 12, 29, der Taktimpulszähler 16, 33 und der Einheit 44 zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung ϕ dargestellt, in denen nach der Abszissenachse die Zeit t und nach der Ordinatenachse der Impulspegel aufgetragen sind.For a better understanding of the mode of operation of the controller 1, time diagrams of pulses at the outputs of the angular position transmitters 12, 29, the clock pulse counters 16, 33 and the unit 44 for determining a temporal coordinate shift ϕ are shown in FIG. 2, in which the time t after the abscissa axis and the pulse level is plotted along the ordinate axis.

Um besser zu verstehen, wie eine äußere Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien formiert werden, sind in Fig. 3 Abhängigkeit en für dieKoordinatenverstimmung ϕ zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3, 5 des Differentialmechanismus 4 und für die Fördermenge q, welche nach der Ordinatenachse aufgetragen werden, von der nach der Abszissenachse aufgetragenen Drehzahl n dargestellt, wobei diese Abhängigkeiten der äußeren Drehzahl-Regelkennlinie und den Drehzahl-Teilregelkennlinien q(n) und ϕ (n) entsprechen. Diese Kennlinien sind vereinbarungsgemäß in Abschnitte A,B,C,D geteilt, worin bedeuten:

  • A Regelabschnitte der Kraftstofförderung, welche eine genaue Aufrecnterhaltung der Drehzahl der Wärmemaschine 6 in Grenzen der Betriebsarten der Belastung der letzteren gewährleisten,
  • B Abschnitte für die Korrektur der Kraftstofförderung, welche Uberlastungszustände der Wärmemaschine 6 gewährleisten,
  • C Abschnitte für die Begrenzung der kraftstofförderung, welche den Schutz der Wärmemaschine 6 vor überlastungen sichern,
  • D Anlaßaoschnitt der Kraftstofförderung.
To better understand how an external flow-speed control characteristic and flow-speed part 3, dependencies en for the coordinate detuning ϕ between the angular positions of the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4 and for the delivery quantity q, which are plotted along the ordinate axis, from the speed n plotted along the abscissa axis, these being shown in FIG Dependencies of the external speed control characteristic curve and the speed partial control characteristic curves q (n) and ϕ (n) correspond. As agreed, these characteristics are divided into sections A, B, C, D, in which:
  • A control sections of the fuel delivery, which ensure precise maintenance of the speed of the heating machine 6 within the limits of the operating modes of the load on the latter,
  • B sections for the correction of the fuel delivery, which ensure overload conditions of the heating machine 6,
  • C sections for limiting the fuel delivery, which protect the protection of the heating machine 6 against overloads,
  • D Starting section of fuel delivery.

Die Indexziffern (1,2,3,4) der genannten Abschnitte entsprechen vier Stellungen des Fahrfußhebels der Wärmemaschine 6. Zur Vereinfachung der Beschreibung der Wirkungsweise des Reglers 1 sind die Maßstäbe so gewählt, daß die Drehzahl-Regelkennlinien q(n) und ϕ (n) miteinander zusammenfallen.The index numbers (1, 2, 3, 4) of the cited sections correspond to four positions of the driving foot lever of the heating machine 6. To simplify the description of the mode of operation of the controller 1, the scales have been selected such that the speed control characteristics q (n) and ϕ ( n) coincide with each other.

Der erfindungsgemäße Drehzahlregler 1 (Fig. 1) einer Wärmemaschine funktioniert wie folgt. Die Eingangswelle 3 des Differentialmechanismus 4 wird vom Elektromotor 2 mit vorgegebener Drehzahl angetrieben, während die Eingangswelle 5 durch die Welle 7 der Wärmemaschine 6 in Gegenrichtung angetrieben wird. Bei Gleichheit der Drehzahlen der Eingangswellen 3 und 5 bleiben im Beharrungszustand die Ausgangswelle 8 des Differentialmechanismus 4 und das mit dieser verbundene Kraftstoffdosierorgan 9 unbeweglich. Bei steigender Belastung der Wärmemaschine 6 nimmt die Drehzahl der Welle 5 ab, wodurch sich die Ausgangswelle 8 wegen einer auftretenden Drehzahldifferenz zwischen den Wellen 3 und 5 zu drehen beginnt, wobei die Welle 8 das Kraftstoff dosierorgan 9 im Sinne eines Fördermengenzuwachses verstellt. Das führt zu einer Erhöhung der Drehzahl der Welle 7 der Wärmemaschine 6 und der Eingangswelle 5 auf einen Wert, bei dem die Drehzahlen der Wellen 3, 5 gleich werden und die Ausgangswelle und das Kraftstoffdosierorgan 9 zur Ruhe kommen. Danach wird der Übergangsvorgang der Regelung beendet, und die Wärmemaschine läuft im Beharrungszustand weiter, der der ursprünglich vorgegeoenen Drehzahl des Elektromotors 2 entspricht. In ähnlicher Weise wird die Drehzahl der Wärmemaschine 6 bei einer Belastungsabnahme geregelt. In diesem Fall wird das Kraftstoffdosierorgan 9 im Sinne einer Verminderung der Fördermenge verstellt. Bei einer Verminderung der Solldrehzahl des Elektromotors 2 wird die Gleichheit der Drehzahlen der Eingansswellen 3, 5 verletzt, wodurch die Ausgangswelle 8 und das Kraftstoff dosierorgan 9 in einer die Kraftstoff menge vermindernden Richtung verstellt wird, bis die Drehzahl der mit der Wärmemaschine 6 verbundenen Welle 5 einer neuen Solldrehzahl der durch den Elektromotor 2 angetriebenen Welle 3 gleich wird. Ähnlich wird die Drehzahl der Wärmemaschhine 6 bei Erhöhung der Solldrehzahl des Elektromotors 2 geregelt. In diesem Fall wird das Kraftstoffdosierorgan 3 im Sinne einer Zunahme der Fördermenge verstellt.The speed controller 1 (FIG. 1) of a heating machine works as follows. The input shaft 3 of the differential mechanism 4 is driven by the electric motor 2 at a predetermined speed, while the input shaft 5 is driven in the opposite direction by the shaft 7 of the heating machine 6. If the speeds of the input shafts 3 and 5 are the same, the output shaft 8 of the differential mechanism 4 and the fuel connected to it remain in the steady state dosing element 9 immobile. With increasing load on the heat machine 6, the speed of the shaft 5 decreases, as a result of which the output shaft 8 begins to rotate due to an occurring speed difference between the shafts 3 and 5, the shaft 8 adjusting the fuel metering element 9 in the sense of an increase in the delivery quantity. This leads to an increase in the speed of the shaft 7 of the heating machine 6 and the input shaft 5 to a value at which the speeds of the shafts 3, 5 become the same and the output shaft and the fuel metering element 9 come to rest. The transition process of the regulation is then ended and the heating machine continues to run in the steady state, which corresponds to the originally specified speed of the electric motor 2. The speed of the heating machine 6 is regulated in a similar manner when the load decreases. In this case, the fuel metering element 9 is adjusted in the sense of a reduction in the delivery rate. If the desired speed of the electric motor 2 is reduced, the equality of the speeds of the input shafts 3, 5 is violated, as a result of which the output shaft 8 and the fuel metering element 9 are adjusted in a direction reducing the fuel quantity until the speed of the shaft 5 connected to the heating machine 6 a new target speed of the shaft 3 driven by the electric motor 2 becomes the same. Similarly, the speed of the heat machine 6 is regulated when the target speed of the electric motor 2 is increased. In this case, the fuel metering element 3 is adjusted in the sense of an increase in the delivery quantity.

Da die Wellen 3, 5 des Differentialmecnanismus 4 mit dem Elektromotor 2 bzw. der Wärmemaschine 6 kinematisch verbunden sind, besteht zwischen ihren Drehzahlen ein Verhältnis, das dem Übersetzungsverhältnis zwischen den Wellen der Wärmemaschine 6, des Elektromotors 2 und des Differentialmechanismus 4 gleich ist. Im Beharrungszustand ist somit die Drehzahl der Wärmemaschine 6 proportional zur Drehzahl des Elektromotors 2, und die Regelung der Solldrehzahl der Wärmemaschine 6 wird dadurch gewährleistet, daß die Steuerfunktionen vom Elektromotor 2 übernommen werden.Since the shafts 3, 5 of the differential mechanism 4 are kinematically connected to the electric motor 2 or the heating machine 6, there is a ratio between their speeds which is the same as the transmission ratio between the shafts of the heating machine 6, the electric motor 2 and the differential mechanism 4. In the steady state, the speed of the heating machine 6 is thus proportional tional to the speed of the electric motor 2, and the regulation of the target speed of the heating machine 6 is ensured in that the control functions are performed by the electric motor 2.

Ein Signal für die Steuerung der Drehzahl des Elektromotors 2 wird im Steuerkanal 10 wie folgt erzeugt. Ein vom Bediener vorgegebenes Steuersignal wird an den zur Eingabe eines Sollwertsignals dienenden Eingang 23 der Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors angelegt. Das Drehzahlsteuerprogramm wird in der Einrichtung 22 je nach Informationen erstellt, die zum Eingang 23, zum Steuereingang 40 und zum Informationseingang 41 gelangen. Im allgemeinen stellt der Eingang 23 eine Gesamtheit von Eingängen dar, über die die mehrere solche Signale wie/Stellung des Fahrfußhebels (Sollwertsignal), Umgebungstemperatur, Kühlflüssigkeits Öl- und Abgasentemperaturen, Aufladedruck, Luftdruck, Parameter der Kraftübertragung, Laufgeschwindigkeit des Maschinenaggregats, Belastungsverstimmung zwischen den parallel arbeitenden Aggregaten und andere Parameter eingeführt werden können. Dem Steuereingang 40 der Einrichtung 22 wird ein Signal für die Lagesteuerung des Kraftstoffdosierorgans 9 der Wärmemaschine 6 zugeleitet, welches sich auf die Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3, 5 des Differentialmechanismus 4 bezieht. Zum Informationseingang 41 der Einrichtung 22 gelangt ein Signal, das der Drehzahl der Wärmemaschine 6 proportional ist.A signal for controlling the speed of the electric motor 2 is generated in the control channel 10 as follows. A control signal specified by the operator is applied to input 23 of device 22, which serves to input a setpoint signal, for creating the speed control program of the electric motor. The speed control program is created in the device 22 depending on the information that reaches the input 23, the control input 40 and the information input 41. In general, the input 23 represents a set of inputs via which the several such signals as / position of the foot pedal (setpoint signal), ambient temperature, coolant oil and exhaust gas temperatures, boost pressure, air pressure, parameters of the power transmission, running speed of the machine unit, load disparity between the units working in parallel and other parameters can be introduced. A signal for the position control of the fuel metering element 9 of the heating machine 6 is fed to the control input 40 of the device 22, which relates to the coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4. A signal reaches the information input 41 of the device 22 that is proportional to the speed of the heating machine 6.

In Abhängigkeit von dem am Eingang 23 eintreffenden Signal wird in der Speichereinheit 43 das eine oder das andere Programm zur Erzeugung einer äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und von Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien ausgewählt, nach welchem die Wärmemaschine 6 arbeiten muß. Das dem ausgewählten Steuerprogramm entsprechende Signal wird vom Ausgang der Speichereinheit 43 auf den Eingang der Vergleichseinheit 42 gegeben, wo sein Wert mit den laufenden Werten der Drehzahl der Wärmemaschine 6 und der Größe der Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3, 5 des Differentialmechanismus 4 verglichen. Aufgrund der Vergleichsergebnisse wird ein Signal geliefert, das der geforderten Lage des Kraftstoffdosierorgans 9 zugeordnet ist und vom Ausgang der Vergleichseinheit 42 dem Sollwertsignaleingang 21 der Einrichtung 19 zur Erzeugung eines Steuersignals zugeführt wird, welcher zugleich als Eingang der Vergleichseinheit 20 der Einrichtung 19 dient.Depending on the signal arriving at input 23, one or the other program for generating an external delivery rate-speed control characteristic curve and delivery rate-speed partial control characteristic curves is selected in the memory unit 43, according to which the heating machine 6 must operate. The signal corresponding to the selected control program is sent from the output of the storage unit 43 to the input of the comparison unit 42 given where its value is compared with the current values of the speed of rotation of the heating machine 6 and the size of the coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4. On the basis of the comparison results, a signal is supplied which is assigned to the required position of the fuel metering element 9 and is fed from the output of the comparison unit 42 to the setpoint signal input 21 of the device 19 for generating a control signal, which also serves as the input of the comparison unit 20 of the device 19.

Die Drehzahl der Eingangswelle 3 des Differentialmechanismus 4 wird mit Hilfe des Gebers 12 für die Winkellage der Eingangswelle gemessen, dessen Generator 14 bei der Zusammenwirkung mit dem Erregungselement 13 einen Impuls erzeugt, der am Flipflop 15 eintrifft. Dabei schaltet das Flipflop 15, nachdem es in einen stabilen Arbeitszustand gebracht ist, den Taktimpulszähler 16 ein. Die Speicherung von Impulsen im Zähler 16 erfolgt so lange, bis das Erregungselement 13 mit dem Generator 14 in eine folgende Wechselwirkung tritt, bei der das Flipflop 15 einen neuen stabilen Arbeitszustand annimmt, durch den der Zähler 16 eingeschaltet wird. Der Information über eine Anzahl von innerhalb der Einschaltperiode des Zählers 16 gespeicherten Impulsen wird dem Wandler 17 zur Umwandlung von Taktimpulsen in eine Winkelgeschwindigkeit der ersten Eingangswelle des Differentialmechanismus zugeführt. Von dem zugleich als Ausgang des Drehzahlmessers 11 der ersten Eingangswelle dienenden Ausgang des Wandlers 17 gelangt das Signal zum Eingang 18 der Einrichtung 19, d.h. zu dem zweiten Eingang der Vergleichseinheit 20. Von der Vergleichseinheit 20 trifft das Signal am ersten Eingang des Summators 24 ein, wo es mit einem Signal summiert wird, das dem Korrektureingang 25 der Einrichtung 19 zur Erzeugung eines Steuersignals, d.h. dem zweiten Eingang des Summators 24, vom Ausgang des Kanals 27 für die Drehzahlkorrektur des Elektromotors je nach der Drehzahl der Wärmemaschine zugeführt wird.The speed of the input shaft 3 of the differential mechanism 4 is measured with the aid of the encoder 12 for the angular position of the input shaft, the generator 14 of which, when interacting with the excitation element 13, generates a pulse which arrives at the flip-flop 15. The flip-flop 15 switches on the clock pulse counter 16 after it has been brought into a stable working state. The storage of pulses in the counter 16 takes place until the excitation element 13 interacts with the generator 14 in which the flip-flop 15 assumes a new stable working state by which the counter 16 is switched on. The information about a number of pulses stored within the on period of the counter 16 is supplied to the converter 17 for converting clock pulses into an angular velocity of the first input shaft of the differential mechanism. From the output of the converter 17, which also serves as the output of the tachometer 11 of the first input shaft, the signal passes to the input 18 of the device 19, ie to the second input of the comparison unit 20. The signal arrives at the first input of the summator 24 from the comparison unit 20. where it is summed with a signal that the correction input 25 of the device 19 for generating a control signal, ie the second input of the summer 24, from the output of the Ka nals 27 for the speed correction of the electric motor depending on the speed of the heating machine is supplied.

Im Kanal 27 wird das Signal wie folgt formiert. Zuerst wird die Drehzahl der Eingangswelle 5 des Differentialmechanismus 4 gemessen. Die Drehzahl der Eingangswelle 5 wird bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform des Reglers 1 in gleicher Weise wie die der Eingangswelle 3 gemessen. Der Generator 31 des Winkellagegebers 29 liefert bei der Zusammenwirkung mit dem Erregungselement 30 einen Impuls, mit dem das Flipflop 32 in den ersten stabilen Arbeitszustand gebracht wird. Nach dem nächsten Ansprechen des Gebers 29 wird das Flipflop 32 in den zweiten stabilen Arbeitszustand eingestellt, bei dem der Taktimpulszähler 33 abgeschaltet wird. Die einer Anzahl von im Taktimpulszähler 33 gespeicherten Taktimpulsen entsprechende Periode wird im Wandler 34 in eine Winkelgeschwindigkeit der zweiten Eingangswelle 5 umgewandelt. Von dem zugleich als Ausgang des Drehzahlmessers 26 dienenden Ausgang des Wandlers 34 wird das Signal der Differenziereinheit 35 zugeleitet, in der ein Korrektursignal geliefert wird. Von dem zugleich als Ausgang des Korrekturkanals 27 dienenden Ausgang der Differenziereinheit 35 trifft das differenzierte Signal am Korrektureingang 25 der Einrichtung 19 zur Erzeugung eines Steuersignals, d.h. an dem zweiten Eingang des Summators 24 ein.The signal is formed in channel 27 as follows. First, the speed of the input shaft 5 of the differential mechanism 4 is measured. The speed of the input shaft 5 is measured in the embodiment of the controller 1 shown in FIG. 1 in the same way as that of the input shaft 3. When interacting with the excitation element 30, the generator 31 of the angular position sensor 29 supplies a pulse with which the flip-flop 32 is brought into the first stable working state. After the next response of the encoder 29, the flip-flop 32 is set to the second stable operating state, in which the clock pulse counter 33 is switched off. The period corresponding to a number of clock pulses stored in the clock pulse counter 33 is converted in the converter 34 into an angular velocity of the second input shaft 5. The signal of the differentiating unit 35, in which a correction signal is supplied, is fed from the output of the converter 34, which also serves as the output of the tachometer 26. From the output of the differentiating unit 35, which also serves as the output of the correction channel 27, the differentiated signal arrives at the correction input 25 of the device 19 for generating a control signal, i.e. at the second input of the summator 24.

Von dem Ausgang des Summators 24 kommt ein Signal am Eingang des Umsetzers 26 an, an dessen Ausgang z.B. Synchronisierimpulse geliefert werden, die auf den Elektromotor 2 gegeben werden.From the output of the summator 24, a signal arrives at the input of the converter 26, at the output of which e.g. Synchronizing pulses are supplied, which are given to the electric motor 2.

Die Eigentümlichkeit der Arbeitsweise der Wärmemaschine und des ganzen Maschinenaggregats erfordert die Formierung einer äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und von Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien nach vorgegebenem Gesetz unter Berücksichtigung der Besonderheiten technologischer Operationen, die durch das Maschinenaggregat ausgeführt werden. Um die Kennwerte des technischen Standes des Maschinenaggregates zu verbessern, müssen dabei die genannten Kennlinien mit hoher Genauigkeit erzeugt werden. Dazu ist die Lage des Kraftstoffdosierorgans 9 nach einem zugehörigen Gesetz in Abhängigkeit von der gewählten Drehzahl der Wärmemaschine 6 und von deren Belastung zu steuern.The peculiarity of the mode of operation of the heating machine and of the entire machine assembly requires the formation of an external delivery rate-speed control characteristic curve and delivery rate-speed partial control characteristic curves in accordance with the given law, taking into account the peculiarities of technological operations be carried out by the machine unit. In order to improve the characteristic values of the technical status of the machine unit, the characteristic curves mentioned must be generated with high accuracy. For this purpose, the position of the fuel metering element 9 is to be controlled according to an associated law, depending on the selected speed of the heating machine 6 and on its load.

Zu diesem Zweck ist der Regler 1 mit einem Kanal 36 für die Lagesteuerung des Kraftstoff dosierorgans der Wärmemaschine versehen, wobei vom Ausgang dieses Kanals 36 ein Signal dem Steuereingang 40 der Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms zugeleitet wird. Im Kanal 36 werden die von den Gebern 12, 29 für die Winkellagen der Eingangswellen abgenommenen Signale den Eingängen 37, 3d der Einrichtung 39 zur Bestimmung einer Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der ersten und der zweiten Eingangswelle zugeführt. Das am Ausgang der Einrichtung 39 erscheinende Signal trägt eine Information über die Lage des Kraftstoff dosierorgans 9. Dieses Signal gelangt zum Steuereingang 40 der Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms, auf deren Informationseingang 41 eine Information über die Drehzahl der Wärmemaschine 6 gegeben wird. Die Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3, 5 zu einem bestimmten Zeitpunkt bedingt eine definierte Drehwinkelkoordinate der Ausgangswelle 8 und damit des mit dieser gekoppelten Kraftstoffdosierorgans 9, dessen Lage wiederum von der Belastung der Wärmemaschine 6 abhängt.For this purpose, the controller 1 is provided with a channel 36 for the position control of the fuel metering unit of the heat engine, wherein the output of this channel 3 6 a signal to the control input of the means 22 is fed to create the speed control program 40th In the channel 36, the signals picked up by the transmitters 12, 29 for the angular positions of the input shafts are fed to the inputs 37, 3 d of the device 39 for determining a coordinate misalignment between the angular positions of the first and the second input shaft. The signal appearing at the output of the device 39 carries information about the position of the fuel metering element 9. This signal reaches the control input 40 of the device 22 for creating the speed control program, on the information input 41 of which information about the speed of the heating machine 6 is given. The coordinate detuning between the angular positions of the input shafts 3, 5 at a certain point in time requires a defined angle of rotation coordinate of the output shaft 8 and thus of the fuel metering element 9 coupled to it, the position of which in turn depends on the load on the heating machine 6.

Die Messung eines der Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3, 5 des Differentialmechanismus 4 zugeordneten Signals erfolgt folgenderweise. Die durch die Winkellagegeber 12, 29 abgegebenen Impulssignale werden über die Eingänge 37, 3d der Einheit 44 zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung, d.h. einem Flipflop 49, zugeführt. Der vom Geber 12 eintreffende Impuls i1 (Fig. 2) stellt das Flipflop 49 (Fig. 1) in den ersten stabilen Arbeitszustand ein, bei dem es geöffnet ist und in den Zähler 50 die Taktimpulse mit einer Periode Ti (Fig. 2) eingetragen werden. In einem solchen geöffneten Zustand befindet sich das Flipflop 49 (Fig. 1) so lange, bis zu ihm vom Geber 29 ein neuer Impuls i2 (Fig. 2) gelangt, durch den das Flipflop 49 (Fig. 1) in den zweiten stabilen Zustand gebracht wird, bei dem es gesperrt wird und keine Taktimpulse mehr dem Zähler 50 zugeführt werden. Beim Ankommen eines nächsten Impulses i3 (Fig. 2) vom Geber 12 am Flipflop 49 wird dieses wieder geöffnet, so daß im Zähler 50 (Fig. 1) eine nächstfolgende Impulsserie gespeichert wird, bis an ihm ein Impuls i4 (Fig. 2)vom Geber 29 eintrifft. Die Anzahl der im Zähler 50 (Fig.1) gespeicherten Taktimpulsen mit einer Impulsdauer Ti charakterisiert eine gesamte Periode τ (Fig. 2), die durch die gegenseitige Anordnung der laufenden Koordinaten der Erregungselemente 13 (Fig. 1), 30 bzw. durch die Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der umlaufenden Eingangswellen 3, 5 bedingt ist. Vom Zähler 50, d.h. von dem Ausgang der Einheit 44 zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung, wird dem Eingang 46 des Rechners45 ein der Periode τ entsprechendes Signal in Digitalform zugeleitet, auf dessen Eingänge 47, 48 Signale von den Drehzahlmessern 11, 28 gegeben werden. Die Verarbeitung der Signale im Rechner 45 wird nach der obenangeführten Formel (2) vorgenommen. Die an den Eingängen 47, 48 eintreffenden Signale werden zuerst im Summator 52 summiert, worauf eine so erhaltene Summe auf den Multiplizierer 51 gegeben und mit einem Signal multipliziert wird, das der zeitlichen Koordinatenverschiebung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3, 5 entspricht und dem Eingang 46 des Rechners 45, d.h. dem Eingang des Multiplizierers 51 zugeführt ist.The measurement of a signal associated with the coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts 3, 5 of the differential mechanism 4 is carried out as follows. The pulse signals emitted by the angular position transmitters 12, 29 are fed via the inputs 37, 3d to the unit 44 for determining a temporal coordinate shift, ie a flip-flop 49. The from Encoder 12 arriving pulse i 1 (FIG. 2) sets the flip-flop 49 (FIG. 1) in the first stable working state in which it is open and the clock pulses with a period T i (FIG. 2) are entered in the counter 50 will. The flip-flop 49 (FIG. 1) is in such an open state until a new pulse i 2 (FIG. 2) reaches it from the transmitter 29, through which the flip-flop 49 (FIG. 1) enters the second stable one Is brought state in which it is locked and no more clock pulses are supplied to the counter 50. When a next pulse i 3 (FIG. 2) arrives from the transmitter 12 at the flip-flop 49, it is opened again, so that a next pulse series is stored in the counter 50 (FIG. 1) until a pulse i 4 (FIG. 2 ) arrives from encoder 29. The number of clock pulses with a pulse duration T i stored in the counter 50 (FIG. 1) characterizes an entire period τ (FIG. 2), which is determined by the mutual arrangement of the current coordinates of the excitation elements 13 (FIG. 1), 30 and the coordinate detuning between the angular positions of the rotating input shafts 3, 5 is conditioned. From the counter 50, ie from the output of the unit 44 for determining a temporal coordinate shift, a signal corresponding to the period τ is fed in digital form to the input 46 of the computer 45, to the inputs 47, 48 of which signals from the tachometers 11, 28 are given. The processing of the signals in the computer 45 is carried out according to the formula (2) mentioned above. The signals arriving at the inputs 47, 48 are first summed in the summer 52, whereupon a sum obtained in this way is passed to the multiplier 51 and multiplied by a signal which corresponds to the temporal coordinate shift between the angular positions of the input shafts 3, 5 and the input 46 of the computer 45, ie the input of the multiplier 51 is supplied.

Die Drehzahlen der Eingangswellen 3, 5 werden wie folgt gemessen. Der Impuls i1 (Fig. 2) vom Geber 12 kommt am Eingang des Flipflops 15 (Fig. 1) an, worauf dieses in den ersten stabilen Zustand gebracht wird, bei dem am Eingang des Zählers 16 die Taktimpulse mit der Periode Ti eintreffen. In einem solchen Zustand befindet sich das Flipflop 15 (Fig. 1) so lange, bis daran vom Geber 12 der nächste Impuls i3 (Fig. 2) eintrifft, mit dem das Flipflop (Fig. 1) in den zweiten stabilen Zustand eingestellt wird, bei dem es gesperrt wird und keine Taktimpulse mehr zum Zähler 16 gelangen. Beim Ankommen des nächsten Impulses i5 (Fig. 2) vom Geber 12 wird durch das Flipflop 15 (Fig. 1) der Zähler 16 wieder geöffnet, in dem eine nächstfolgende Serie von Impulsen bis zum Zeitpunkt gespeichert werden, in dem ein Impuls i6 (Fig. 2) vom Geber 12 eintrifft. Die Anzahl der im. Zähler 16 (Fig. 1) gespeicherten Taktimpulse mit,der Impulsdauer Ti (Fig. 2) kennzeichnet.eine gesamte Zeitperiode T1 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen, die vom Geber 12 eingetroffen sind, und wird durch die Winkelgeschwindigkeit des Erregungselementes 13 (Fig. 1), das an der ersten Eingangswelle 3 angebracht ist, und der Eingangswelle 3 selbst bedingt. Vom Ausgang des Zählers 16 wird das Signal in Digitalform auf den Eingang des Wandlers 17 übertragen, wobei am Ausgang des letzteren ein Signal gebildet wird, das 1/T1 gleich ist. Dadurch wird am Ausgang des Wandlers 17 und dementsprechend am Ausgang des Drehzahlmessers 11 ein Signal erzeugt, das der Drehzahl der ersten Eingangswelle 3 proportional ist.The speeds of the input shafts 3, 5 are measured as follows. The pulse i 1 (FIG. 2) from the encoder 12 arrives at the input of the flip-flop 15 (FIG. 1), whereupon it is brought into the first stable state in which the clock pulses with the period T i arrive at the input of the counter 16 . The flip-flop 15 (FIG. 1) is in such a state until the next pulse i 3 (FIG. 2) arrives at it from the transmitter 12, with which the flip-flop (FIG. 1) is set to the second stable state , in which it is locked and no more clock pulses reach counter 16. When the next pulse i 5 (FIG. 2) arrives from the encoder 12, the counter 16 is opened again by the flip-flop 15 (FIG. 1), in which a next series of pulses are stored until the moment in which a pulse i 6 (Fig. 2) arrives from the encoder 12. The number of in. Counter 16 (Fig. 1) stored clock pulses with, the pulse duration T i (Fig. 2). An entire time period T 1 between two successive pulses that have come from the encoder 12, and is determined by the angular velocity of the excitation element 13 (Fig. 1), which is attached to the first input shaft 3, and the input shaft 3 itself. From the output of the counter 16, the signal is transmitted in digital form to the input of the converter 17, a signal which is equal to 1 / T 1 being formed at the output of the latter. As a result, a signal is generated at the output of the converter 17 and accordingly at the output of the tachometer 11, which signal is proportional to the speed of the first input shaft 3.

Auf ähnliche Weise werden mit Hilfe des Erregungselementes 30, des Generators 31, des Flipflops 32, des Taktimpulszählers 33 und des Wandlers 34 die Periode T2 (Fig. 2) für die zweite Eingangswelle 5 (Fig. 1) und die Drehzahl der Eingangswelle 5 gemessen.Similarly, with the aid of the excitation element 30, the generator 31, the flip-flop 32, the clock pulse counter 33 and the converter 34, the period T 2 (FIG. 2) for the second input shaft 5 (FIG. 1) and the speed of the input shaft 5 measured.

Vom Ausgang des Rechners 45,.d.h. von dem Ausgang des Multiplizierers 51, wird das verarbeitete Signal auf den Steuereingang 40 der Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms gegeben.From the output of the computer 45, that is, from the output of the multiplier 51, the processed signal is on given the control input 40 of the device 22 for creating the speed control program.

Nun soll die Erzeugung einer äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie der Wärmemaschine 6 am Beispiel eines Dieselmotors entsprechend der ersten Stellung des Fahrfußhebels (Kurve A1' B1' C1 in Fig. 3) betrachtet werden. Wird der Dieselmotor auf dem Abschnitt A1 unter einer Last im Bereich vom Leerlauf bis zur Vollast betrieben, so wird durch den Drehzahlregler, der eine vorgegebene Drehzahl n1 aufrechterhält, eine Lage des hraftstoffdosierorgans 9 (Fig.1) in Grenzen von einer dem Leerlauf entsprechenden Fördermenge qx (Fig. 3) auf die der Vollast entsprechenden Fördermenge qo verstellt. Da dabei die Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3 (Fig. 1), 5 durch die Lage des Kraftstoff dosierorgans 9 bedingt ist, stellt sie sich dementsprechend im Bereich von ϕx (Fig. 3) bis ϕ0 ein. Ist die Belastung des Dieselmotors höher als die Nennlast, dann wird die Fördermenge höher als q0 und damit die Koordinatenverstimmung zwischen den Winkellagen der Eingangswellen 3, 5 (Fig. 1) vergrößert. Als Folge davon wird das Signal, welches vom Ausgang des Kanals 36 für die Lagesteuerung des Kraftstoffdosierorgans 9 am Steuereingang 40 der Einrichtung 22 zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms eingrifft, geändert, wodurch der Dieselmotor auf den Abschnitt B1 übergeht (Fig. 3). Bei einer weiteren Erhöhung der Belastung des Dieselmotors, bei der die Fördermenge ihren Höchstwert erreicht, der für den Motor kritisch (Punkt qk' ϕk) ist, wird am Ausgang des Kanals 36 (Fig. 1) ein Signal geliefert, das einem Wert entspricht, bei dem der Dieselmotor auf den Abschnitt C1 (Fig. 3) übergeht. Bei der Arbeit des Dieselmotors auf dem Abschnitt C1 ist die Fördermenge begrenzt.Now the generation of an external flow rate-speed control characteristic of the heating machine 6 should be considered using the example of a diesel engine corresponding to the first position of the travel foot lever (curve A 1 ' B 1' C 1 in FIG. 3). If the diesel engine on section A 1 is operated under a load in the range from idling to full load, the position of the fuel metering element 9 (FIG. 1) within an idle state is limited by the speed controller, which maintains a predetermined speed n 1 corresponding delivery q x (Fig. 3) adjusted to the delivery q o corresponding to the full load. Since the coordinate detuning between the angular positions of the input shafts 3 (FIG. 1), 5 is caused by the position of the fuel metering element 9, it is accordingly set in the range from ϕx (FIG. 3) to ϕ 0 . If the load on the diesel engine is higher than the nominal load, the delivery rate is higher than q 0 and thus the coordinate misalignment between the angular positions of the input shafts 3, 5 (FIG. 1) is increased. As a result, the signal which the device 22 intervene directly from the output of the channel 36 for the position control of the Kraftstoffdosierorgans 9 at the control input 40 to generate the speed control program is changed, whereby the diesel engine to the section B 1 passes (Fig. 3). With a further increase in the load on the diesel engine, at which the delivery rate reaches its maximum value, which is critical for the engine (point q k ' ϕ k ), a signal is delivered at the output of the channel 36 (Fig. 1), which has a value corresponds in which the diesel engine passes to section C 1 ( Fig . 3). When the diesel engine is operating on section C 1 , the delivery rate is limited.

Auf ähnliche Weise werden Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien mit Abschnitten A2, B2, C2 für die zweite Stellung des Fahrfußhebels und mit Abschnitten A3' B3' C3 für die dritte Stellung des Fahrfußhebels sowie eine Kennlinie minimaler Leerlaufdrehzahlen mit Abschnitten A4, C4 für die vierte Stellung des Fahrfußhebels und eine Anlaßkennlinie mit einem Abschnitt D formiert.Similarly, flow rate-speed partial control curves with sections A 2 , B 2 , C 2 for the second Position of the driving foot lever and with sections A 3 ' B 3' C 3 for the third position of the driving foot lever as well as a characteristic curve of minimal idling speeds with sections A 4 , C 4 for the fourth position of the driving foot lever and a starting characteristic curve with a section D.

Somit wird durch den erfindungsgemäßen Drehzahl regier einer Wärmemaschine, der eine hohe Zuverlässigkeit, einen geringen Energieverbrauch für den Elektromotor, eine einfache Bauart und hohe dynamische Regelgüteparameter der Drehzahl der Wärmemaschine besitzt, eine hohe Genauigkeit bei der Formierung der äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und der Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien nach vorgegebenem Gesetz in Abhängigkeit von der Belastung gesichert. Dadurch erwirbt dieser Regler universelle Anwendungsmöglichkeiten in praktisch allen Maschinenaggregaten mit Wärmemaschinen. Dies ist besonders wichtig für Dieselmaschinenschleppersätze, wo die Anforderung an die Genauigkeit der Formierung einer äußeren Fördermenge-Drehzahl-Regelkennlinie und von Fördermenge-Drehzahl-Teilregelkennlinien sehr streng sind.Thus, the speed control of a heating machine according to the invention, which has high reliability, low energy consumption for the electric motor, a simple design and high dynamic control quality parameters of the speed of the heating machine, ensures high accuracy in the formation of the external flow rate control curve and the Flow rate-speed partial control curves are secured according to the specified law depending on the load. As a result, this controller acquires universal application options in practically all machine assemblies with heat machines. This is particularly important for diesel engine tractor sets, where the requirements for the accuracy of the formation of an external delivery rate-speed control characteristic curve and of delivery rate-speed partial control characteristic curves are very strict.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial applicability

Die Erfindung kann im energetischen Maschinenbau zur Drehzahlregelung bei Verbrennungsmotoren, vorzugsweise bei Dieseln für landwirtschaftliche Maschinenschleppersätze, Vollerntemaschinen, Kraftfahrzeuge, dieselelektrische Aggregate, stationäre Anlagen, industrielle Schlepper, Straßenbau. - und Transportmaschinen sowie für Maschinensätze mit anderen Wärmemaschinentypen, z.B. mit Turbinen, angewendet werden..The invention can be used in energetic mechanical engineering for speed control in internal combustion engines, preferably in diesels for agricultural machine tractor sets, harvesting machines, motor vehicles, diesel-electric units, stationary systems, industrial tractors, road construction. and transport machines as well as for machine sets with other types of heating machines, e.g. with turbines, can be applied ..

Claims (4)

1. Drehzahlregler einer Wärmemaschine, der einen Differentialmechanismus (4), dessen erste Eingangswelle (3) mit einem Elektromotor (2) einseitiger Drehrichtung kinematisch gekoppelt ist und dessen zweite Eingangswelle (5) durch die Wärmemaschine (6) angetrieben wird, wobei die Ausgangswelle (8) mit einem Kraftstoffdosierorgan (9) der Wärmemaschine (6) kinematisch verbunden ist, einen Drehzahlsteuerkanal (10) des Elektromotors, bei dem der Drehzahlmesser (11) der Eingangswelle (3) des Differentialmechanismus (4) ausgangsseitig an den Eingang (18) einer Einrichtung (19) zur Erzeugung eines Steuersignals angeschlossen ist, deren Ausgang an den Elektromotor (2) geschaltet ist und deren Sollwerteingang (21) am Ausgang einer Einrichtung (22) zur Erstellung der Drehzahlsteuerprogramme des Elektromotors liegt, die einen Eingang (23) für die Eingabe eines Sollwertsignals aufweist, und einen Kanal (27) für die Drehzahlkorrektur des Elektromotors je nach der Drehzahl der Wärmemaschine enthält, in welchem der Drehzahlmesser (28) der zweiten Eingangswelle (5) des Differentialmechanismus ausgangsseitig an den Eingang einer Differenziereinheit (35) angeschlossen ist, deren Ausgang am Korrektureingang (25) der Einrichtung (19) zur Erzeugung eines Steuersignals für den Drehzahlsteuerkanal (10) des Elektromotors liegt, dadurch gekennzeichnet daß er mit einem Kanal (36) für die Lagesteuerung des Kraftstoff- dosierorgans (9) der Wärmemaschine versehen ist, der über Geber (12, 29) für die Winkellagen der ersten und der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus und über eine eingangsseitig an die Ausgänge dieser Geber angeschlossene Einrichtung (39) zur Bestimmung einer Koor- dinaten Abweichung verstimmung zwischen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus verfügt, deren Ausgang an den Steuereingang (40) der Einrichtung (22) zur Erstellung des Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors gelegt ist, wobei der Ausgang des Drehzahlmessers (28) der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus mit dem Informationseingang (41) der Einrichtung (22) zur Erstellung der Drehzahlsteuerprogramms des Elektromotors in Verbindung steht.1. Speed controller of a heating machine, which has a differential mechanism (4), the first input shaft (3) of which is kinematically coupled to an electric motor (2), and the second input shaft (5) of which is driven by the heating machine (6), the output shaft ( 8) with a fuel metering element (9) of the heating machine (6) is kinematically connected, a speed control channel (10) of the electric motor, in which the tachometer (11) of the input shaft (3) of the differential mechanism (4) on the output side to the input (18) one Device (19) for generating a control signal is connected, the output of which is connected to the electric motor (2) and whose setpoint input (21) is at the output of a device (22) for creating the speed control programs of the electric motor, which has an input (23) for the Has input of a setpoint signal, and contains a channel (27) for the speed correction of the electric motor depending on the speed of the heating machine in which the tachometer (28) of the second input shaft (5) of the differential mechanism is connected on the output side to the input of a differentiating unit (35), the output of which is at the correction input (25) of the device (19) for generating a control signal for the speed control channel (10 ) of the electric motor, characterized in that it is provided with a channel (36) for position control of the fuel metering element (9) of the heating machine, which via sensors (12, 29) for the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism and has a device (39) connected on the input side to the outputs of these encoders for determining a coordinate deviation between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism, the output of which at the control input (40) of the device (22) for creating the speed control program of the electric motor, the output of the tachometer (28) of the second input shaft of the differential mechanism being connected to the information input (41) of the device (22) for creating the speed control program of the electric motor. 2. Drehzahlregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (39) zur Bestimmung einer Koordinaten abweichung verstimmung zwischen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus eine Einheit (44) zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung zwiscnen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus und einen Rechner (45) enthält, dessen einer Eingang (46) am Ausgang der Einheit (44) zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung zwischen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus liegt und dessen andere Eingänge (47, 4ö) mit den Ausgängen der Drehzahlmesser (11, 28) der ersten und der zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus verbunden sind.2. Speed controller according to claim 1, characterized in that the device (39) for determining a coordinate deviation detuning between the angular positions of the first and second input shaft of the differential mechanism, a unit (44) for determining a temporal coordinate shift between the angular positions of the first and second input shaft of the differential mechanism and a computer (45), one input (46) of which is located at the output of the unit (44) for determining a temporal coordinate shift between the angular positions of the first and second input shafts of the differential mechanism, and the other inputs (47, 4ö) of which Outputs of the tachometer (11, 28) of the first and second input shafts of the differential mechanism are connected. 3. Drehzahlregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (45) einen Multiplizierer (51) und einen Summator (52) enthält, dessen Ausgang an einen der Eingänge des Multiplizierers (51) angeschlossen ist.3. Speed controller according to claim 2, characterized in that the computer (45) contains a multiplier (51) and a summator (52), the output of which is connected to one of the inputs of the multiplier (51). 4. Drehzahlregler nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß - bei der Ausführung der Geber (12, 29) für die Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus in Form von Impuls-Winkellagegebern - die Einheit (44) zur Bestimmung einer zeitlichen Koordinatenverschiebung zwischen den Winkellagen der ersten und zweiten Eingangswelle des Differentialmechanismus ein Flipflop (49) und einen mit diesem in Reihe geschalteten Taktimpulszähler (50) enthält.4. Speed controller according to claim 2 or 3, characterized in that - in the execution of the encoder (12, 29) for the angular positions of the first and second input shaft of the differential mechanism in the form of pulse angular position sensors - the unit (44) for determining a temporal Coordinate shift between the angular positions of the first and second input shaft of the differential mechanism contains a flip-flop (49) and a clock pulse counter (50) connected in series therewith.
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